IGBT全称Insulated Gate Bipolar Transistor,即隔离栅双极晶体管,是一种高压、大电流开关管。与MOSFET相比,IGBT的主电路具有低导通电阻和高阻断电压的优点,控制电路具有高阻抗的优点。
IGBT由P型底座、N+衬底、P-Epilayer、N+漏极、P+栅极等部分组成。其工作原理是根据栅极控制电流,开关管的主电路实现导通和截止。多个IGBT可串联在一起增加其工作电压和承受电流的能力。
IGBT串联指将多个IGBT连接在一起,以提高其工作电压或承受电流的能力。通常情况下,IGBT串联需要满足以下要求:
1)串联的IGBT电压、电流、功耗等参数应相近;
2)需要采取合适的措施,平衡串联IGBT之间的电流和功耗等;
3)避免串联IGBT之间出现导通不平衡和反向击穿等现象。
IGBT串联的个数有两种常见情况,一种是3个IGBT串联,叫做Half-Bridge(半桥)拓扑;另一种是4个IGBT串联,即Full-Bridge(全桥)拓扑。
在Half-Bridge拓扑中,共有三个IGBT管,它们的P极都连在一起,N极通过电感储能。该拓扑广泛应用于高电压、高频的工作场合,如电力变换器、逆变器等。
而在Full-Bridge拓扑中,共有四个IGBT管,有两个IGBT管的P极连在一起,另两个IGBT管的N极连在一起。该拓扑通常用于直流变交流的逆变器、电压呈正弦波形控制等。
IGBT串联可用于各种高压、大电流的开关电源中,例如电力变换器、逆变器、交流电机驱动器等。其中,IGBT串联的Full-Bridge拓扑是大型工业设备中应用最广泛的逆变器拓扑,广泛应用于发电厂、供电所、工厂、电站、矿山等严苛环境的电力控制领域。