IGBT的英文全稱是Insulated Gate Bipolar Transistor，譯為絕緣柵雙極型晶體管。IGBT是由場(chǎng)效應(yīng)管和大功率雙極型三極管構(gòu)成的，IGBT將場(chǎng)效應(yīng)管的開關(guān)速度快、高頻特性好、熱穩(wěn)定性好、功率增益大及噪聲小等優(yōu)點(diǎn)與雙極型大功率三極管的大電流、低導(dǎo)通電阻特性集于一體，是性能較高的高速、高壓半導(dǎo)體功率器件。
IGBT識(shí)別
常見的IGBT的名稱、功能、特性、電路符號(hào)、實(shí)物外形如表2-11所示。
表2-11 常見IGBT的名稱、功能、特性、電路符號(hào)、實(shí)物外形
表2-11IGBT典型應(yīng)用電路
電磁爐采用的一種典型的IGBT應(yīng)用電路如圖2-26所示。該電路的核心元器件是功率管IGBT、諧振電容C2、諧振線圈(線盤)L2、阻尼管VD。
提示
由于C2與L2并聯(lián)，所以主回路組成的諧振回路為電壓諧振，又因IGBT的集電極、發(fā)射極兩端接有阻尼管 VD，所以該諧振回路屬于準(zhǔn)諧振回路。對(duì)于熟悉彩色電視機(jī)行輸出電路原理的維修人員，該電路的原理可謂一目了然。
圖2-26圖2-26 功率變換器及諧振波形
t 1 ～ t 2 期間，高電平激勵(lì)脈沖加至IGBT的柵極使它飽和導(dǎo)通，300V電壓通過(guò)L2和IGBT的集電極、發(fā)射極構(gòu)成導(dǎo)通回路，因流過(guò)電感的電流不能突變，所以IGBT的集電極電流 I C ( I 1 )在 t 1 ～ t 2 期間線性增大，使L2產(chǎn)生左正、右負(fù)的電動(dòng)勢(shì)，到達(dá) t 2 時(shí)刻電流達(dá)最大。
t 2 ～ t 3 期間，由于激勵(lì)脈沖變?yōu)榈碗娖剑琁GBT截止，由于 I C 不能突變?yōu)?，所以L2通過(guò)自感產(chǎn)生右正、左負(fù)的電動(dòng)勢(shì)以阻止電流的突變，該電動(dòng)勢(shì)對(duì) C2 充電，充電電壓由低逐漸升高，實(shí)現(xiàn)功率管的零電壓關(guān)斷，即IGBT關(guān)斷瞬間它的集電極電壓最低。C2充電產(chǎn)生電流 I 2 ，到達(dá) t 3 時(shí)刻 I 2 變?yōu)?，C2右端電壓達(dá)到最大，它與C1兩端電壓疊加后加到IGBT的集電極、發(fā)射極，此電壓就是IGBT截止期間產(chǎn)生的反峰電壓，相當(dāng)于彩色電視機(jī)中行輸出管集電極上產(chǎn)生的逆程電壓。
t 3 ～ t 4 期間，由于IGBT繼續(xù)截止，所以C2存儲(chǔ)的電壓通過(guò)L2放電，產(chǎn)生放電電流 I 3 ，當(dāng) I 3 達(dá)到負(fù)的最大值，C2放電結(jié)束，它存儲(chǔ)的電能又轉(zhuǎn)為L(zhǎng)2中的磁能。
t 4 ～ t 5 期間，因 I 3 不能突變?yōu)?，于是L2再次產(chǎn)生左正、右負(fù)的電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)通過(guò)C1和阻尼管VD構(gòu)成的回放電路，放電不僅可阻止振蕩的持續(xù)進(jìn)行，而且產(chǎn)生電流 I 4 為C1補(bǔ)充能量，當(dāng)電流 I 4 為0時(shí)放電結(jié)束。 t 5 時(shí)刻，IGBT在高電平激勵(lì)脈沖作用下再次導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)功率管的零電壓導(dǎo)通。IGBT導(dǎo)通后，產(chǎn)生導(dǎo)通電流 I 5 ，重復(fù)以上過(guò)程，在線盤L2上就產(chǎn)生了和激勵(lì)脈沖工作頻率 f (20～30kHz)相同的脈沖電流。
綜上所述，在一個(gè)諧振周期內(nèi)，只有導(dǎo)通電流 I 1 是電源供給L2 的能量，所以加熱功率的大小主要取決于 I 1 的大小。因 I 1 與IGBT的導(dǎo)通時(shí)間成正比，所以通過(guò)調(diào)節(jié)激勵(lì)脈沖的寬度就可實(shí)現(xiàn)加熱功率的調(diào)節(jié)，當(dāng)占空比大時(shí) IGBT 導(dǎo)通時(shí)間延長(zhǎng)， I 1 增大，輸出功率大;反之結(jié)果相反。
