IGBT保护电路的过流保护设计方案

IGBT(绝缘栅双极性晶体管)是一种用MOS来控制晶体管的晶体管或二极管损坏、控制与驱动电路故障或干扰等引起误动、输出线接错或绝缘损坏等形成短路、输出端对地短路与电机绝缘损坏、逆变桥的桥臂短路等。对IGBT的过流检测保护分两种情况：(1)驱动电路中无保护功一是像串电阻那样串接在主回路中，如图1(a)中的虚线所示;二是串接在每个IGBT上，如图1(b)所示。前者只用一个电流互感器检测流过IGBT的总电流，经济简单，但检测精度较差;后者直接反映每个IGBT的电流，测量精度高，但需6个电流互感器。过电流检测出来的电流信号，经光耦管向控制电路输出封锁信号，从而关断IGBT的触发，实现过流保护。图1 IGBT的过流检测(2)驱动电路中设有保护功(1)改变二极管的型号与个数相结合。例如，IGBT的通态饱和压降为2.65V，驱动模块过流保护临界动作电压值为 7.84V时，那么整个二极管上的通态压降之和应为7.84-2.65=5.19V，此时选用7个硅二极管与1个锗二极管串联，其通态压降之和为 0.7×7+0.3×1=5.20V(硅管视为0.7V，锗管视为0.3V)，则(1)尽可在开关损耗不太大的情况

传感器+MCU成趋势数模混合工艺仍存挑战

随着移动智“毫无疑问，物联“整合传感器与MCU将是未来的发展趋势，但业者应顺其自然，比如CO2感应器、湿度传感器、亮度传感器等与MCU整合起来十分困难，目前来看两者分立也没有太大的缺点，厂商可不必强求;但是对于一些相对容易实现整合的传感器类型，比如触摸屏控制器，在市场需求扩大之后，已经有厂商将其SoC化了，厂商应迅速抓住机会。”飞思卡尔Geoff Lees表示：“现在传感技术的确发展很快，集成度越来越高。不过，MCU与传感器的工艺技术有很多不同之处，目前实现整合比较困难。我们在密切观察是否能在下一个工艺节点上，比如28nm实现两者工艺的融合;现在则更加关注一些新的封装技术，比如CSD封装、MCP封装等，在封装层级把传感器与MCU结合在一起。”适当发展FABLITE、虚拟IDMMEMS传感器生产制造的商业模式十分重要，长期看FABLESS模式将成为主流，但中期看一定会有FABLITE这个阶段存在。中国传感器的市场近几年一直持续增长，增幅超过15%。2012年中国传感器应用四大领域为工业及汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品专用设备，其中工业和汽车电子产品占市场份额的42%左右，市场规

东芝推出可控制电机驱动和系统的微控制器

东芝公司(Toshiba Corporation)日前宣布其TX03系列ARM Cortex™-M3内核微控制器阵容中新增“TMPM384FDFG”成员。该产品整合了大容量片上存储器、额外的多用计时器信道和AD转换器以及功能更强的I/O端口，可控制电机驱动和整个系统。该产品计划于今年11月投入量产。电机控制应用通常由电机驱动装置和系统控制装置组成，其中这两个装置均整合了微控制器和软件。微控制器将推动整合有单一微控制器和软件的电机控制应用的开发与评估，有助于提高系统开发效率，降低成本。新产品主要特性：· 5V单电源供电，适合电机控制设备和家用电器。· 整合了大容量的512-K字节闪存和32-K字节SRAM。· 内置4信道1多用计时器，实现电机控制和IGBT控制。· 整合了高度准确的22信道12位AD转换器。· 功能更强的I/O端口。· 采用了LQFP144引脚封装。应用电机控制设备;空调、冰箱、洗碗机和微波炉等家用电器;电磁炉、冲洗式座便器和热水器等家用设备;以及工业设备。产品型号：TMPM384FDFG样品价格：700日元(含税)量产时间 ：2013年11月量产产量 ：50万件/月主要

大功率高压变频器的散热分析

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，高压大功率变频调速装置不断地成熟起来，原来一直难于解决的高压问题，近年来通过器件串联或单元串联得到了很好的解决。变频器在高温下的注意事项：1、 认真监视并记录变频器人机界面上的各显示参数，发现异常应即时反映2、 认真监视并记录变频室的环境温度，环境温度应在-5℃~40℃之间。移相变压器的温升不能超过130℃3、 夏季温度较高时，应加强变频器安装场地的通风散热。确保周围空气中不含有过量的尘埃，酸、盐、腐蚀性及爆炸性气体4、 夏季是多雨季节，应防止雨水进入变频器内部(例如雨水顺风道出风口进入)5、 变频器柜门上的过滤网通常每周应清扫一次;如工作环境灰尘较多，清扫间隔还应根据实际情况缩短6、 变频器正常运行中，一张标准厚度的A4纸应能牢固的吸附在柜门进风口过滤网上7、 变频室必须保持干净整洁，应根据现场实际情况随时清扫。8、 变频室的通风、照明必须良好，通风散热设备(空调、通风扇等)能够正常运转。在大型电力电子设备中，随着温度的增加，失效率也增加，因此大功率高压变频器 功率

动车组用上中国芯首件自主设计IGBT芯片通过鉴定

现在的动车组每节车厢都可以有动力，而让每节车厢的动力协同一致、控制自如，必须用一种大功率芯片，此前我国在这种**芯片上基本依赖进口。今天上午，在上海制造的大功率IGBT芯片(绝缘栅双极型晶体管)通过专家鉴定，这一中国首件自主设计制造的“中国芯”不仅迈开了替代进口的步伐，还将在轨道交通、电力系统、绿色能源、电动汽车等领域每年创造数十亿元的产值。IGBT是“核心中的核心”这种芯片的正式名称是3300V/50A IGBT芯片，由中国北车所属的上海北车永电电子科技有限公司设计制造，研发领衔人是中国科学院院院士、中国北车**技术顾问邹世昌。这次零的突破也使中国北车在大功率**IGBT领域形成了芯片设计制造、模块封装完整的产业链，处于行业**地位。IGBT的*大特点就是节能，作为新一代功率半导体器件，它具有驱动容易、控制简单、开关频率高、导通电压低、通态电流大、损耗小等优点，是自动控制和功率变换的关键核心部件。比如动车组，牵引传动系统是其核心部件，而IGBT又是牵引传动系统的核心部件，是“核心中的核心”。IGBT的应用范围绝不**于动车组、机车等轨道交通装备行业，在电力系统、工业变频、风电、太阳能

基于峰值控制的IGBT串联均压技术

摘要：绝缘栅双极型晶体管(IGBT)串联应用的关键技术是均压控制。峰值控制技术是保证串联运行中每个IGBT的集射极电压都不超过**极限的有效技术。在介绍IGBT工作特性的基础上，对串联IGBT关断过程不同动态时段内的均压控制目标进行了分析，为设计不带RC缓冲回路的均压方法提供了理论基础。综合各阶段控制要点，采用基于稳压管箝位的峰值控制方法，在低压实验中实现了有效的串联均压，验证了理论分析的正确性。*后，针对该方法在高压应用时的缺点，提出了一种绝缘栅双极型晶体管；均压；峰值控制1 引言随着电力电子技术的发展，高压大功率设备对IGBT的耐压等级提出更高要求，故IGBT串联技术成为研究热点之一。IGBT串联应用的关键问题是实现均压。在众多IGBT串联均压技术中，*简单、可靠的方法是并联RC缓冲回路。但在高压场合，考虑到损耗、体积及造价等因素，无RC缓冲回路的均压方法更实用。此外，基于电压轨迹控制和门极信号延时调整等有饱和区、有关断瞬态、关断稳态、开通瞬态、开通稳态。因IGBT不均压情况在关断时比开通时更复杂，在此以关断时的均压控制为主要研究目标。按外电路和器件内部参数不一致等因素对uCE不均

一种电动汽车充放电策略的研究

燃料电池车用大功率软开关Boost变换器

摘要：燃料电池车是一种变换器；燃料电池车；软开关1 引言燃料电池车动力系统中常需要一个大功率DC／DC变换器将燃料电池与动力驱动系统及①电路中所有元件都是理想的；②L1足够大，在一个开关周期中，其电流基本保持IL1不变；③C1足够大，在一个开关周期中，输出电压的纹波可忽略，输出电压基本保持为Uo。基于上述假设，该电路每一个软开管工作周期可分为以下8个状态：状态1(t0～t1) t0时刻前，V1导通，V1的端电压uV1=0，电流iV1=IL1，V2，V3和C2的端电压uV2，uV3，uC2和电流iV2，iV3，iC2均为零。t0时刻，V3零电压导通，V3导通并不影响电路正常工作；状态2(t1～t2) t1时刻，V1关断。由于V3导通，IL1一部分流过V1，一部分流过VD2，V3为C2充电，直到C2充电到Uo。这一充电行为减小了V1的拖尾电流，减缓了uV1上升率，大大减小了其关断损耗。此期间uV3=0，uV2随uV变化，一直上升到Uo；状态3(t2～t3) t2时刻，V3零电压、零电流关断，V3关断并不影响电路正常工作；状态4(t3～t4) t3时刻，V1开通，V1开通过程不受缓冲电路影响

单极性PWM技术在雷达天线控制中的应用

摘要：文中对比了单极性和双极性PWM的技术特点，并叙述了现有的半桥驱动IC在应用中的局限性。利用一些简单的逻辑门，设计了一个单极性PWM逻辑分配电路，经过半桥驱动IC功率放大，驱动由IGBT组成的H桥功率转换电路，实现对雷达天线的伺服控制。上述方法构成的电路，解决了动态自举问题、提高了雷达天线转速及功率转换电路的效率。关键词：单极性PWM；双极性PWM；半桥驱动IC；逻辑门；动态自举随着大功率半导体技术的发展，全控型电力电子器件组成的脉冲宽度调制(PWM)技术在雷达天线控制系统中得到了广泛的应用。雷达天线控制系统一般采用脉冲宽度调制(PWM)技术实现电机调速，由功率晶体管组成的H桥功率转换电路常用于拖动伺服电机。根据在一个开关周期内，电枢两端所作用的电压极性的不同分为双极性和单极性模式PWM。双极性PWM功率转换器中，同侧的上、下桥臂控制信号是相反的PWM信号；而不同侧之间上、下桥臂的控制信号相同。在PWM占空比为50％时，虽然电机不动，电枢两端的瞬时电压和瞬时电流都是交变的，交变电流的平均值为零，电动机产生高频的微振，**，直接采用脉冲变压器进行隔离及悬浮；**，采用独立的悬浮电其中

电动汽车用永磁同步电机驱动控制器设计

摘要：电动汽车驱动电机频繁工作于启动／停车、加／减速等复杂工况下，较工业用电机需要更宽的转速范围和更高的过载系数，同时对控制器的开发提出了较大的挑战。设计了一种适用于电动汽车的永磁同步电机(PMSM)控制器。给出了主电路的设计方法及驱动、检测和保护单元的参考电路。软件部分采用矢量控制，并根据实时性要求将任务划分为4级。*后搭建平台，对控制器的性电动汽车；永磁同步电机；控制器1 引言当前主电路；IGBT驱动电路及开关电DSP控制电路；电压、电流、温度、转速的检测电路、故障与保护电路；开关量输入输出电路；模拟量输入输出电路、485／CAN通信电路和操作器电路，其硬件结构如图1所示。2．1 控制器主电路设计控制器设计之初，需确定控制器负载、供电电①负载参数要求：负载额定功率Pn、额定电压un、额定电流in和过载倍数kg等；②电额定电压及变化范围；③其他要求：工作环境条件、结构尺寸限制等。根据某电动汽车的要求，此处研制的控制器性额定功率55 kW；额定转速4 500 r·min-1；峰值功率82．5 kW；峰值功率运行时间5 min；电动方式转速范围0～9 000 r·min-1；发电方式转速

加速线上工具的功率级设计，助力IGBT特性分析功能提升

为让电子产品设计人员在*短时间内，完成元件特性评估作业，功率半导体业者研发出更精密的线上设计工具，不仅推出和设计方法。首先设计人员可将封装特性和电性运作条件输入到对应的表格中，包括对10微秒（μs）额定短路保护时间的客制化要求，并指定贴附在三相桥式上的一个简单散热器晶片，再输入12℃/W的热阻，线上设计工具将采用这些资料，计算在指定应用条件下的功率损耗，当温度限制等于*大的额定接合温度、低于图2中的降额输入，或可在低于预设接合温度下运作的零件才可承受范围以内。若将短路电流时间从10微秒减到5微秒（正好在典型电流感应IC的回应时间之内），更将有助于找到其他可符合这种应用需求，且成本更加合适的元件。图4 更改工具参数设定，可协助工程师选出更便宜的元件。图5显示工具中的两个IGBT与图4相同，再加上一个允许更低功率损耗和更低接合温度的全元件（IRGR4045DPbF），而其他两个都采用平面（Planar）设计。图5 问题，并不会变成实质的优点，这种情况在马达驱动应用中尤其显著。图6 透过电流与效率曲线可呈现IGBT导通和切换性成本，还可用元件选择器检测到功率耗损和温度造成的影响，将热阻从40

解读各种IGBT驱动电路和IGBT保护方法

驱动电路的作用是将单片机输出的脉冲进行功率放大，以驱动IGBT.保证IGBT的可靠工作，驱动电路起着至关重要的作用，对IGBT驱动电路的基本要求如下：(1)提供适当的正向和反向输出电压，使IGBT可靠的开通和关断。(2)提供足够大的瞬态功率或瞬时电流，使IGBTa、IGBT栅-射极驱动回路往返接线不(1)采用光耦实现电器隔离，光耦是快速型的，适合20KHz左右的高频开关运行，光耦的原边已串联限流电阻，可将5V电压直接加到输入侧。(2)如果采用双电a、工作模式驱动模块的模式选择端MOD外接+15V电如果其接地，则逻辑驱动接口单元l.DI001内的错误信息被**。c、门极输出端门极输出Gx端子接电力半导体的门极，当SCALE驱动器用15V供电的时候，门极输出土15V.负的门极电压由驱动器内部产生。使用如图3-6结构的电路可以实现开通和关断的速度的不一样，增加了用户使用的灵活性。d、布局和布线驱动器应该尽可半导体的本征温度极限为250℃，当结温超过本征温度，器件将丧失阻断正常工作电流下，IGBT由于薄层电阻Rs很小，没有电流擎住现象，但在短路状态下，由于短路电流很大，当Rs上的压降高于0.7

北车制造中国**IGBT**海外输出

近日，中国北车透露，旗下永济电机公司向瑞士ABB公司成功交付45套大功率IGBT产品。这是中国大功率IGBT产品**实现海外市场输出，中国**装备制造核心技术进军国际市场取得新的突破。IGBT是绿色经济领域里的核心技术之一。在航空航太、新能源、轨道交通、工业变频、智慧电网甚至智慧家电这些朝阳产业中, IGBT作为自动控制和功率变换的关键核心部件，是必不可少的功率“核芯”。采用IGBT进行功率变换，能够提高用电效率，提升用电品质，实现30—40%的节能效果。即使对传统设备进行IGBT技术改造，平均节电率仍可提升20%。此外，IGBT还是实现能源转换的关键元件，光伏发电、风力发电、太阳能发电等新能源，都要借助IGBT产品才能*终将电能输送到电网中。为此，IGBT也被世界公认为电力电子第三次技术**的代表性产品。特别是大功率IGBT产品，在绿色经济中更是发挥着无可替代的作用。IGBT产品在全球市场的需求量惊人，仅在我国，IGBT产品的年需求量就超过了75亿元，且每年仍以30%以上的速度增长。但与巨大的市场需求形成对比，由于技术复杂和垄断，长期以来，我国仅有少数企业从事中小功率IGBT产品的封

美高森美为工业应用推出了新一代大功率、高性能650VNPTIGBT

美高森美公司宣布提供下一代650V非穿通型(non-punch through, NPT)绝缘栅双极晶体管(insulated bipolar gate transistors, IGBT)产品，备有45A、70A和95A额定电流型款。美高森美全新NPT IGBT产品系列专为严苛环境工作而设计，尤其适用于太阳能逆变器、焊接机和开关电源等工业产品。美高森美新的功率器件��过提供业界*佳的损耗性能来改进效率，与*接近竞争厂商的IGBT产品相比，效率提高了大约8%。新的NPT IGBT器件还能够实现高达150 kHz的极高开关速率，在与美高森美的碳化硅(silicon carbide, SiC)续流二极管(free-wheeling diode)配对使用时，开关速率可以获得进一步提高。针对*高150 KHz的较低速率应用，这些**的650V NPT IGBT通过替代成本更高的600V至650V MOSFET器件，可让开发人员降低总体系统成本。下一代650V产品系列中的所有器件都基于美高森美先进的Power MOS 8™ 技术，并且采用了*先进的晶圆薄化(wafer thinning)工艺。与竞