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日期:2019-4-26 来源:联洲电器 作者:周周 浏览量:

可控硅和IGBT有什么区别?

TAG:可控硅和IGBT

随着电力电子器件的发展。特别是VDMOS管(垂直沟道MOS管,也可称功率场效应管)和IGBT(隔离栅双极晶体管)的发展和成熟,使得采用开关式发生器成为可能,实际上开关型发生器的发展是开关电源的成果之一,下面着重讨论晶体管开关型发生器.

开关型发生器的原理是通过调节开关管的占空比(或导道与截止时间)采控制输出的功率。由于晶体管在截止和饱和导通时的功耗很小,因此这种开关型发生器的特点是:

(1)功耗低,效率高:开关管在开关瞬时的功耗较大,但时间很短,在截止或导道时的功耗很小.时间较长,因此总的功耗较小,而且基本恒定.最高效率可以达到90%以上.

(2)体积小.重量轻:由于效率高,功耗低.使得散热要求较低,而且各个开关管可以推动的功率较大,加上直流电源直接变换使用,不需电源变压器降压,因此它的体积较小,重量轻,单位功率所占的体积和重量值较小.

(3)可靠性好.与微处理器等配合较容易,电子器件在工作时的温升较低,工作就可靠,加上全数字(开关)输出,可用微处理器直接控制.

3三种类型发生器主要性能特点(见表1)

4.开关型发生器发展的几个过程
开关型发生器的发展其实与开关型电源的发展息息相关,而开关型电源发展又与电力电子开关器件的发展紧密相连,电力电子开关器件的发展过程如下(见表2):

表2电力电子开关器件的发展过程

20世纪50年代20世纪60年代20世纪70年代20世纪80年代20世纪90年代可控硅SCR(晶闸管)快速晶闸管可关断晶闸管

1高压GTR2IGCT3MCT(MOS晶闸管)
大功率,大容量,高性能,省吸收与IGBT结合,优势互补
电力晶体管GTR1IGBT绝缘栅晶体管
2功率MOS1高速IGBT,WARP-SPEED
2低电荷功率MOSFET

第一种型式是用双极开关晶体管(双极型开关晶体管)作为开关电源的开关管,它的主要缺点是由于双极开关管的上升、下降时延较大,开关频率不能太高(一般在20KHz以下).线路成熟,价格低.在开关电源场合还有很多应用,但在超声波发生器中由于开关频率表2电力电子开关器件的发展过程低,没有太大的应用.

第二种型式是用VDMOS管(垂直沟道MOS管,或称功率MOS管),VDMOS管也有几代的发展,其主要优点是:开关频率高(可达1MHz),驱动简单(电压型驱动),抗击穿性妤(没有雪崩效应),缺点是耐高压的器件,导通电阻大.在高压大电流场合功耗较大,因此大功率(1500W以上)有些困难,但随着VDMOS工艺不断改进输出功率也越来越大。在超声波中可以用于100kHz以上的发生器.

第三种型式是IGBT(隔离栅双极管),是一种MOS与双极管结合的产物,既有MOS管开关频率高,驱动简单等优点,也有双极管导通压降小,耐压高等优点.它的开关频率日前可以在40—50KHz,功率可以达到5000w,在一般超声波发生器中可以很少的运用,它的价格较高,保护线路要求复杂。

它们之间的比较可用表3来说明。

表三三种形式电力电子开关器件的比较

项目\类型双极开关管VDMOSIGBT
线路方式简单已成熟,一般复杂
频率低(20KHz)高(100KHz)以上中(20-50KHz)
耐压高低高
驱动方式电流型(复杂)电压型(简单)电压型(简单)
在发生器中应用不用在小功率(1500W以下)或高频率(100KHz以上)应用大功率(1500W以上),和一般频率(40KHz)以下应用
造价低中高

电力电子器件经历了工频,低频,中频到高频的发展历程,与此相对应,电力电子电路的控制也从最初以相位控制为手段的由分立元件组成的控制电路发展到集成控制器.再到如今的旨在实现高频开关的计算机控制,并向着更高频率,更低损耗和全数字化的方向发展.

模拟控制电路存在控制精度低,动态响应慢、参数整定不方便、温度漂移严重,容易老化等缺点.专用模拟集成控制芯片的出现大大简化了电力电子电路的控制线路。提高了控制信号的开关频率,只需外接若干阻容元件即可直接构成具有校正环节的模拟调节器,提高了电路的可靠性。但是,也正是由于阻容元件的存在,模拟控制电路的固有缺陷,如元件参数的精度和一致性、元件老化等问题仍然存在.此外,模拟集成控制芯片还存在功耗较大、集成度低、控制不够灵活,通用性不强等问题.

用数字化控制代替模拟控制,可以消除温度漂移等常规模拟调节器难以克服的缺点,有利于参数整定和变参数调节,便于通过程序软件的改变方便地调整控制方案和实现多种新型控制策略,同时可减少元器件的数目、简化硬件结构,从而提高系统的可靠性.此外.还可以实现运行数据的自动储存和故障自动诊断,有助于实现电力电子装置运行的智能化

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