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            IGBT的识别方法及应用电路

            IGBT的英文全称是Insulated Gate Bipolar Transistor,译为绝缘栅双极型晶体管。IGBT是由场效应管和大功率双极型三极管构成的,IGBT将场效应管的开关速度快、高频特性好、热稳定性好、功率增益大及噪声小等优点与双极型大功率三极管的大电流、低导通电阻特性集于一体,是性能较高的高速、高压半导体功率器件。

            IGBT识别

            常见的IGBT的名称、功能、特性、电路符号、实物外形如表2-11所示。

            表2-11 常见IGBT的名称、功能、特性、电路符号、实物外形

            表2-11

            IGBT典型应用电路

            电磁炉采用的一种典型的IGBT应用电路如图2-26所示。该电路的核心元器件是功率管IGBT、谐振电容C2、谐振线圈(线盘)L2、阻尼管VD。

            提示

            由于C2与L2并联,所以主回路组成的谐振回路为电压谐振,又因IGBT的集电极、发射极两端接有阻尼管 VD,所以该谐振回路属于准谐振回路。对于熟悉彩色电视机行输出电路原理的维修人员,该电路的原理可谓一目了然。

            图2-26

            图2-26 功率变换器及谐振波形

            t 1 ~ t 2 期间,高电平激励脉冲加至IGBT的栅极使它饱和导通,300V电压通过L2和IGBT的集电极、发射极构成导通回路,因流过电感的电流不能突变,所以IGBT的集电极电流 I C ( I 1 )在 t 1 ~ t 2 期间线性增大,使L2产生左正、右负的电动势,到达 t 2 时刻电流达最大。

            t 2 ~ t 3 期间,由于激励脉冲变为低电平,IGBT截止,由于 I C 不能突变为0,所以L2通过自感产生右正、左负的电动势以阻止电流的突变,该电动势对 C2 充电,充电电压由低逐渐升高,实现功率管的零电压关断,即IGBT关断瞬间它的集电极电压最低。C2充电产生电流 I 2 ,到达 t 3 时刻 I 2 变为0,C2右端电压达到最大,它与C1两端电压叠加后加到IGBT的集电极、发射极,此电压就是IGBT截止期间产生的反峰电压,相当于彩色电视机中行输出管集电极上产生的逆程电压。

            t 3 ~ t 4 期间,由于IGBT继续截止,所以C2存储的电压通过L2放电,产生放电电流 I 3 ,当 I 3 达到负的最大值,C2放电结束,它存储的电能又转为L2中的磁能。

            t 4 ~ t 5 期间,因 I 3 不能突变为0,于是L2再次产生左正、右负的电动势,该电动势通过C1和阻尼管VD构成的回放电路,放电不仅可阻止振荡的持续进行,而且产生电流 I 4 为C1补充能量,当电流 I 4 为0时放电结束。 t 5 时刻,IGBT在高电平激励脉冲作用下再次导通,实现功率管的零电压导通。IGBT导通后,产生导通电流 I 5 ,重复以上过程,在线盘L2上就产生了和激励脉冲工作频率 f (20~30kHz)相同的脉冲电流。

            综上所述,在一个谐振周期内,只有导通电流 I 1 是电源供给L2 的能量,所以加热功率的大小主要取决于 I 1 的大小。因 I 1 与IGBT的导通时间成正比,所以通过调节激励脉冲的宽度就可实现加热功率的调节,当占空比大时 IGBT 导通时间延长, I 1 增大,输出功率大;反之结果相反。


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