Simulink之绝缘栅双极型晶体管（IGBT）

IGBT由P-MOSFET和GTR混合电压控制自关断装置。P-MOSFET和GTR整体的优点，既有P-MOSFET输入阻抗高，开关速度快，工作频率高，热稳定性好，驱动电路简单，GTR通态电压降低、耐高压、电流大的优点。

电气符号

外形

原理

当Uce<0时，IGBT呈反向阻断状态。

当Uce>0时，若UgeUt(打开电压)，IGBT导通。

特性

I区：可调电阻区，Uce增大，Ic增大。

II区：恒流饱和区，对于某些区域Uge，Ic不再随Uce变化。

III区：雪崩区

UgeUt，IGBT导通，除了靠近Ut这一小段，Ic和Uge呈线性关系。

主要参数

集射极击穿电压BUces：IGBT最高工作电压。

开启电压Ut最大栅射极电压BUges：Ut导通所需的最低栅射极电压一般为2~6V。BUges限制在±20V最佳值为15V左右。

通态压降Uce：集射极间的导通压降在导通状态下，管道功耗越小，一般为2.5~3.5V。

集电极连续电流Ic和峰值电流Icp：最大连续电流允许集电极流过Ic额定电流；最大集电极峰值Icp，为额定电流Ic的2倍左右。

栅极驱动

1.驱动脉冲的上升边缘和下降边缘应陡峭：上升边缘可以使IGBT快速开启，减少开启损耗；降低沿陡，在栅极间增加适当的反向偏压，有助于IGBT快速关闭，减少关闭损失。

2.驱动功率足够大：IGBT开启后，格栅驱动源应提供足够的功率、电压和电流振幅值IGBT总是饱和，不会因为退出饱和而受损。

3.适当的负偏压：负偏压应用于缩短关闭时间-Uge，同时，还可以防止电压上升率过高导致关闭瞬间误导，提高抗干扰能力。-Uge一般取-2~-10V。

4.合理的栅极电阻Rg：如果开关损耗不大，应选择较大的开关Rg。Rg的范围为1~400Ω。

5.IGBT多用于高压场合，故驱动电路与整个控制电路应严格隔离。

保护

1.通过检测到的过电流信号切断栅极控制信号，实现过电流保护

2.利用缓冲电路抑制过电压，限制电压上升率

3.用温度传感器检测IGBT当超过允许温度时，主电路跳闸，实现过热保护

4.静电保护

5.短路保护

仿真模型

路径

电路模型

输入输出

c：集电极 e：发射极 g：栅极 m：测量电流和电压[Iak， Vak]

参数

Ron：IGBT内电阻。当内电感设为0时，内电阻不能设为0。

Lon：IGBT内电感。当内电阻为0时，内电感不能为0。

Vf：IGBT正向管压降。

Ic：IGBT初始电流。设置为非零时，表示从导通开始。

Rs：IGBT缓冲电阻(串联缓冲电容，并联二极管)。Rs为0，纯电容。

Cs：IGBT缓冲电容器(串联缓冲电容器，并联二极管)。Cs为inf，纯电阻。Rs为inf，Cs为0，消除缓冲。

Tf：IGBT当电流下降到10%时。

Tt：IGBT电流拖尾时间。