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第1章 概述1

1.1 引言1

1.2 功率半导体器件介绍2

1.2.1 功率二极管2

1.2.2 功率MOSFET4

1.2.3 晶闸管及其相关器件6

1.2.4 IGBT9

1.2.5 发展现状及展望11

1.3 IGBT驱动介绍13

1.3.1 被动式驱动电路14

1.3.2 主动式驱动电路16

1.4 大功率IGBT串并联技术21

1.4.1 IGBT并联均流技术21

1.4.2 IGBT串联均压技术23

1.5 展望25

1.5.1 IGBT在线监测与故障分析25

1.5.2 大功率IGBT串并联技术25

1.5.3 SiC器件驱动与保护电路研究26

参考文献26

第2章 IGBT的开关特性及主要参数28

2.1 等效电路分析28

2.1.1 IGBT等效电路28

2.1.2 开关过程等效电路30

2.2 IGBT开关特性31

2.2.1 IGBT开通过程31

2.2.2 IGBT关断过程36

2.3 擎住效应40

2.4 安全工作区41

2.5 续流二极管42

2.5.1 续流二极管静态特性42

2.5.2 续流二极管开通特性42

2.5.3 续流二极管关断特性43

2.6 IGBT的数据手册44

2.6.1 IGBT的极限参数44

2.6.2 IGBT的特征参数46

2.6.3 续流二极管的特征参数50

参考文献51

第3章 IGBT驱动电路52

3.1 驱动电路简介52

3.1.1 驱动电压53

3.1.2 门极电阻55

3.1.3 驱动电流58

3.2 驱动电源59

3.2.1 驱动功率计算59

3.2.2 DC/DC电路设计60

3.3 驱动信号隔离63

3.3.1 光隔离方式64

3.3.2 脉冲变压器隔离方式65

3.4 驱动器其他要求66

3.4.1 短脉冲抑制66

3.4.2 死区时间设置67

3.4.3 互锁设置68

参考文献69

第4章 IGBT故障分析与保护电路70

4.1 电流故障及其保护电路70

4.1.1 电流故障分析70

4.1.2 过电流保护电路72

4.2 过压保护79

4.2.1 过压故障与原因分析79

4.2.2 过压保护电路80

4.3 过温保护86

4.3.1 温度对IGBT的影响分析86

4.3.2 过温保护策略86

4.4 欠压保护87

4.4.1 欠压故障分析87

4.4.2 欠压保护策略88

参考文献88

第5章 数字化IGBT驱动保护电路的实现89

5.1 数字化驱动保护器总体方案设计89

5.2 驱动电路设计91

5.3 数字化保护电路设计92

5.4 信号预处理94

5.4.1 短脉冲抑制94

5.4.2 死区时间设置95

5.4.3 互锁设置95

5.4.4 过频保护96

参考文献96

第6章 并联均流97

6.1 影响并联均流的因素97

6.1.1 IGBT模块静态均流影响因素分析97

6.1.2 IGBT模块动态均流影响因素分析101

6.2 并联均流的措施102

6.2.1 器件选型102

6.2.2 驱动电路的对称性设计102

6.2.3 功率回路的阻抗与寄生参数的对称性103

6.2.4 降额法104

6.2.5 有源门极控制法105

6.2.6 电感均流法106

6.2.7 有源门极控制IGBT并联均流107

6.2.8 分散式有源门极控制法110

参考文献111

第7章 现有驱动产品介绍及应用112

7.1 IR系列驱动器112

7.1.1 IR2110电气特性114

7.1.2 IR2110驱动电路抗干扰技术115

7.2 EXB系列集成驱动器117

7.2.1 EXB系列集成驱动器使用特点117

7.2.2 EXB系列集成驱动器应用电路119

7.3 落木源TX-KA101驱动器121

7.3.1 TX-KA101驱动器基本功能121

7.3.2 TX-KA101三段式驱动保护125

7.3.3 TX-KA101应用参考电路126

7.4 青铜剑2QD0435T17-C驱动器130

7.4.1 2QD0435T17-C基本功能130

7.4.2 2QD0435T17-C原边接口电路描述133

7.4.3 2QD0435T17-C副边接口电路描述135

7.4.4 2QD0435T17-C工作特点138

7.5 SCALE系列140

7.5.1 驱动核概述140

7.5.2 2SC0535T原方接口电路描述142

7.5.3 2SC0535T副方接口电路描述144

7.6 Inpower系列数字驱动器147

7.7 Amantys门极驱动器149

7.8 驱动器应用举例152

7.8.1 驱动器在有源电力滤波器中的应用152

7.8.2 驱动器在机车牵引中的应用153

参考文献154

第8章 IGBT功率模块及IPM155

8.1 功率半导体模块155

8.1.1 模块结构与特点155

8.1.2 功率模块的性能161

8.1.3 IGBT模块新技术167

8.2 IPM171

8.2.1 IPM特点171

8.2.2 IPM结构与性能173

8.2.3 IPM保护功能179

8.2.4 IPM封装新技术180

8.3 IPM产品介绍181

8.3.1 低电感内部结构182

8.3.2 SKiiP系列IPM功能184

参考文献187

第9章 IGBT测试与装置188

9.1 双脉冲测试平台188

9.1.1 功率部分188

9.1.2 测量设备189

9.2 双脉冲测试方法193

9.2.1 双脉冲测试意义193

9.2.2 双脉冲测试简介193

9.2.3 双脉冲实验的关注点196

9.2.4 双脉冲实验的其他作用199

9.3 短路测试方法200

9.3.1 一类短路测试200

9.3.2 二类短路测试203

参考文献204