高幅度任意波形/函數(shù)發(fā)生器簡化汽車、半導體、科學

　　近幾年來，由于高開關速度、高電流功能、大阻塞電壓和簡單的門驅動特點，同時由于較低的傳導損耗及較低的狀態(tài)電壓下跌水平，絕緣門雙極晶體管(IGBT)在工業(yè)應用和汽車應用中正日益替代MOSFET。

　　IGBT的工業(yè)應用包括牽引、變速馬達驅動器、不間斷電源(UPS)、感應加熱、焊接及電信和服務器系統(tǒng)中的高頻開關式電源。在汽車行業(yè)中，點火線圈驅動電路、馬達控制器和安全相關系統(tǒng)對IGBT的需求非常龐大。

　　IGBT是雙極晶體管和MOSFET的交叉。在輸出開關和傳導特點方面，IGBT與雙極晶體管類似。但是，雙極晶體管是流控式的，IGBT與MOSFET則是壓控式的。為保證完全飽和及限制短路電流，建議門驅動電壓為+15V。

　　與MOSFET一樣，IGBT在門、發(fā)射器和集電極之間有電容。在門端子和發(fā)射器端子之間應用電壓時，會以指數(shù)方式通過門電阻器RG對輸入電容充電，直到達到IGBT的特性門限電壓，確定集電極到發(fā)射器傳導。同樣，輸入門到發(fā)射器電容必須被放電到某個高原穩(wěn)定電壓，然后才能中斷集電極到發(fā)射器傳導，關閉IGBT。

　　門電阻器的尺寸對IGBT的起動特點和關閉特點有著明顯的影響。門電阻器越小，IGBT門到發(fā)射器電容充電和放電的速度越快，因此其開關時間短，開關損耗小。但是，由于IGBT的門到發(fā)射器電容和引線的寄生電感，門電阻器值小也會導致振蕩。為降低關閉損耗，改善IGBT對通過集電極到發(fā)射器電壓變化速率注入的噪聲的免疫力(這種噪聲對電感負荷可能會具有實質性影響)，建議門驅動電路包括實質性的開關偏置。

　　IGBT的最佳性能隨應用變化，必須相應地設計門驅動電路。在硬開關應用中，如馬達驅動器或不間斷電源，必須選擇門驅動參數(shù)，以便開關波形不會超過IGBT的安全工作區(qū)。這可能意味著犧牲開關速度，要以開關損耗為代價。在軟開關應用中，開關波形完全落在安全工作區(qū)內，可以把門驅動設計成短開關時間及較低的開關損耗。

　　 圖9. IGBT的開關波形。