IGBT和IPM及其應(yīng)用電路

第1章　概述　1
1.1　功率半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展　1
1.1.1　電力電子器件的發(fā)展　1
1.1.2　IGBT的發(fā)展歷程和基本特點(diǎn)　4
1.1.3　新技術(shù)動(dòng)向 　8
1.2　IGBT模塊化　9
1.2.1　IGBT功率模塊　9
1.2.2　新一代的IPM　12
1.3　IGBT研發(fā)的新進(jìn)展　13
1.3.1　IGBT的研制　14
1.3.2　IGBT模塊的最新發(fā)展　17
第2章　IGBT的結(jié)構(gòu)、工作特性和主要參數(shù)　20
2.1　IGBT的結(jié)構(gòu)和工作特性　20
2.1.1　IGBT的結(jié)構(gòu)與工作原理　20
2.1.2　IGBT的基本特性　27
2.1.3　帶反向阻斷能力的IGBT的特性　33
2.1.4　IGBT的鎖定效應(yīng)和安全工作區(qū)　35
2.2　IGBT的等效電路模型及主要參數(shù)　36
2.2.1　IGBT的等效電路模型　36
2.2.2　IGBT的主要參數(shù)　39
第3章　IGBT功率模塊　41
3.1　功率半導(dǎo)體模塊　41
3.1.1　功率半導(dǎo)體模塊的構(gòu)造和特點(diǎn)　41
3.1.2　功率模塊的性能　44
3.1.3　IGBT模塊新技術(shù)　48
3.2　智能功率模塊IPM　54
3.2.1　智能功率模塊IPM的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)　54
3.2.2　IPM的保護(hù)功能及死區(qū)時(shí)間　57
3.3　新型IGBT模塊　60
3.3.1　IR系列IGBT模塊　60
3.3.2　高壓IGBT模塊　62
3.3.3　富士電機(jī)的Ｒ系列IPM　64
第4章　IGBT驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)　67
4.1　IGBT驅(qū)動(dòng)技術(shù)　67
4.1.1　IGBT柵極驅(qū)動(dòng)要求　67
4.1.2　IGBT的驅(qū)動(dòng)電路　70
4.2　M系列IGBT驅(qū)動(dòng)模塊　74
4.2.1　M57957L/M57958L厚膜驅(qū)動(dòng)集成電路　74
4.2.2　IGBT專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)器M57962L　76
4.2.3　IGBT驅(qū)動(dòng)模塊M57962AL的應(yīng)用　79
4.3　IR系列集成驅(qū)動(dòng)模塊　81
4.3.1　IR2110集成驅(qū)動(dòng)器　81
4.3.2　IR2130驅(qū)動(dòng)器及其在逆變器中的應(yīng)用　88
4.3.3　IR22系列新型柵極驅(qū)動(dòng)及傳感集成電路　91
4.4　SCALE集成IGBT驅(qū)動(dòng)板　92
4.4.1　SCALE集成電路　92
4.4.2　2SD315A驅(qū)動(dòng)集成電路　97
4.4.3　應(yīng)用電路　99
4.5　EXB系列集成驅(qū)動(dòng)器　102
4.5.1　EXB系列集成驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn)和工作原理　102
4.5.2　EXB系列驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用電路　108
4.6　IGD508E/IGD515E智能柵極驅(qū)動(dòng)模塊　114
4.7　TX系列驅(qū)動(dòng)器　118
4.7.1　TX-KA系列驅(qū)動(dòng)器　118
4.7.2　TX-KB102系列驅(qū)動(dòng)器　136
4.7.3　TX-KC102系列驅(qū)動(dòng)器　139
4.7.4　TX-KD系列驅(qū)動(dòng)器　142
第5章　IGBT保護(hù)電路設(shè)計(jì)　148
5.1　IGBT保護(hù)電路　148
5.1.1　IGBT過(guò)壓保護(hù)電路　148
5.1.2　IGBT過(guò)流保護(hù)　152
5.1.3　IGBT過(guò)熱保護(hù)　158
5.2　IGBT典型保護(hù)電路　159
5.2.1　IGBT短路保護(hù)電路　159
5.2.2　快速短路和過(guò)電流保護(hù)電路　162
5.2.3　HL601A厚膜集成電路　165
5.3　無(wú)損緩沖吸收電路的設(shè)計(jì)　167
5.3.1　IGBT無(wú)損吸收網(wǎng)絡(luò)　167
5.3.2　緩沖電路的模型　170
5.3.3　諧振電容和諧振電感的選擇　171
5.3.4　美國(guó)CDE電容模塊　173
5.3.5　高頻串聯(lián)逆變器諧振極電容緩沖電路　174
5.3.6　C-2D和C-L-2D型無(wú)源無(wú)損緩沖電路　178
5.3.7　新型無(wú)源無(wú)損緩沖電路拓?fù)洹?81
5.3.8　復(fù)位型無(wú)損電壓鉗位變換器　184
5.3.9　無(wú)源軟開(kāi)關(guān)變換器　186
5.3.10　無(wú)損緩沖雙管串聯(lián)單正激電路　188
5.4　典型保護(hù)電路的設(shè)計(jì)　191
5.4.1　大功率逆變器組合式IGBT過(guò)流保護(hù)方案　191
5.4.2　具有快速短路保護(hù)的中頻電源　195
第6章　IGBT應(yīng)用電路設(shè)計(jì)　198
6.1　功率器件的選擇　198
6.1.1　IGBT模塊的選擇　198
6.1.2　IGBT模塊的散熱設(shè)計(jì)　202
6.2　IGBT模塊應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)　208
6.2.1　IPM在變頻電源中的應(yīng)用　208
6.2.2　IGBT模塊在通用變頻電源中的電路設(shè)計(jì)　214
6.2.3　高壓變頻電源　218
6.2.4　軟開(kāi)關(guān)變頻電源設(shè)計(jì)　221
6.3　IGBT模塊的電磁兼容性　224
6.4　IGBT損壞的原因及可靠性失效分析　228
6.4.1　IGBT損壞的原因及對(duì)策　228
6.4.2　半導(dǎo)體器件失效分析　231
第7章　IGBT在現(xiàn)代電源領(lǐng)域的應(yīng)用　233
7.1　低功率IGBT的應(yīng)用　233
7.2　IGBT在不間斷電源中的應(yīng)用　237
7.2.1　IGBT在UPS中的應(yīng)用情況　237
7.2.2　IGBT構(gòu)成的Delta型變換器　239
7.2.3　UPS設(shè)計(jì)的趨勢(shì)　243
7.3　IGBT在逆變電路中的應(yīng)用　245
7.3.1　IGBT在全橋逆變電路中的應(yīng)用　245
7.3.2　IPM模塊在大功率逆變電源中的應(yīng)用　246
7.3.3　IGBT在正弦波中頻逆變電源中的應(yīng)用　248
7.3.4　IGBT在全橋電流源高頻鏈逆變電源中的應(yīng)用　252
7.4　IGBT在逆變焊接電源中的應(yīng)用 　256
7.4.1　IGBT在逆變式弧焊電源中的應(yīng)用　256
7.4.2　IGBT在300A逆變焊接電源中的應(yīng)用　258
7.4.3　IGBT在半橋逆變型電子束焊接電源中的應(yīng)用　259
7.4.4　IGBT軟開(kāi)關(guān)逆變式弧焊電源　262
7.4.5　IGBT在CO2氣體保護(hù)焊電源中的應(yīng)用　265
7.5　IGBT在變頻電源中的應(yīng)用　267
7.5.1　中壓變頻電源的主電路　267
7.5.2　功率器件串聯(lián)型中壓變頻電源　270
7.5.3　電容鉗位型多電平中壓變頻電源　274
7.5.4　多個(gè)獨(dú)立直流電壓源的級(jí)聯(lián)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)　276
7.5.5　IGBT在大功率諧振過(guò)渡軟開(kāi)關(guān)變頻電源中的應(yīng)用　278
7.5.6　采用智能功率模塊的中頻高壓電源　284
7.5.7　采用SA08實(shí)現(xiàn)的400Hz電源　287
7.6　IGBT在DC/DC變換器中的應(yīng)用　290
7.6.1　軟開(kāi)關(guān)DC/DC變換器　290
7.6.2　零轉(zhuǎn)換PWM DC/DC變換器　300
7.6.3　推挽工作模式DC/DC變換器　305
7.6.4　全橋移相ZVS-PWM DC/DC變換器　310
7.6.5　ZVZCS PWM全橋變換器　315
7.6.6　三電平軟開(kāi)關(guān)技術(shù)　318
參考文獻(xiàn)　329