前言
章 概述 1
1.1 引言 1
1.2 功率半导体器件介绍 2
1.2.1 功率二极管 2
1.2.2 功率MOSFET 4
1.2.3 晶闸管及其相关器件 6
1.2.4 IGBT 9
1.2.5 发展现状及展望 11
1.3 IGBT驱动介绍 13
1.3.1 被动式驱动电路 14
1.3.2 主动式驱动电路 16
1.4 大功率IGBT串并联技术 21
1.4.1 IGBT并联均流技术 21
1.4.2 IGBT串联均压技术 23
1.5 展望 25
1.5.1 IGBT在线监测与故障分析 25
1.5.2 大功率IGBT串并联技术 25
1.5.3 SiC器件驱动与保护电路研究 26
参考文献 26
第2章 IGBT的开关特性及主要参数 28
2.1 等效电路分析 28
2.1.1 IGBT等效电路 28
2.1.2 开关过程等效电路 30
2.2 IGBT开关特性 31
2.2.1 IGBT开通过程 31
2.2.2 IGBT关断过程 36
2.3 擎住效应 40
2.4 安全工作区 41
2.5 续流二极管 42
2.5.1 续流二极管静态特性 42
2.5.2 续流二极管开通特性 42
2.5.3 续流二极管关断特性 43
2.6 IGBT的数据手册 44
2.6.1 IGBT的极限参数 44
2.6.2 IGBT的特征参数 46
2.6.3 续流二极管的特征参数 50
参考文献 51
第3章 IGBT驱动电路 52
3.1 驱动电路简介 52
3.1.1 驱动电压 53
3.1.2 门极电阻 55
3.1.3 驱动电流 58
3.2 驱动电源 59
3.2.1 驱动功率计算 59
3.2.2 DC/DC电路设计 60
3.3 驱动信号隔离 63
3.3.1 光隔离方式 64
3.3.2 脉冲变压器隔离方式 65
3.4 驱动器其他要求 66
3.4.1 短脉冲抑制 66
3.4.2 死区时间设置 67
3.4.3 互锁设置 68
参考文献 69
第4章 IGBT故障分析与保护电路 70
4.1 电流故障及其保护电路 70
4.1.1 电流故障分析 70
4.1.2 过电流保护电路 72
4.2 过压保护 79
4.2.1 过压故障与原因分析 79
4.2.2 过压保护电路 80
4.3 过温保护 86
4.3.1 温度对IGBT的影响分析 86
4.3.2 过温保护策略 86
4.4 欠压保护 87
4.4.1 欠压故障分析 87
4.4.2 欠压保护策略 88
参考文献 88
第5章 数字化IGBT驱动保护电路的实现 89
5.1 数字化驱动保护器总体方案设计 89
5.2 驱动电路设计 91
5.3 数字化保护电路设计 92
5.4 信号预处理 94
5.4.1 短脉冲抑制 94
5.4.2 死区时间设置 95
5.4.3 互锁设置 95
5.4.4 过频保护 96
参考文献 96
第6章 并联均流 97
6.1 影响并联均流的因素 97
6.1.1 IGBT模块静态均流影响因素分析 97
6.1.2 IGBT模块动态均流影响因素分析 101
6.2 并联均流的措施 102
6.2.1 器件选型 102
6.2.2 驱动电路的对称性设计 102
6.2.3 功率回路的阻抗与寄生参数的对称性 103
6.2.4 降额法 104
6.2.5 有源门极控制法 105
6.2.6 电感均流法 106
6.2.7 有源门极控制IGBT并联均流 107
6.2.8 分散式有源门极控制法 110
参考文献 111
第7章 现有驱动产品介绍及应用 112
7.1 IR系列驱动器 112
7.1.1 IR2110电气特性 114
7.1.2 IR2110驱动电路抗干扰技术 115
7.2 EXB系列集成驱动器 117
7.2.1 EXB系列集成驱动器使用特点 117
7.2.2 EXB系列集成驱动器应用电路 119
7.3 落木源TX-KA101驱动器 121
7.3.1 TX-KA101驱动器基本功能 121
7.3.2 TX-KA101三段式驱动保护 125
7.3.3 TX-KA101应用参考电路 126
7.4 青铜剑2QD0435T17-C驱动器 130
7.4.1 2QD0435T17-C基本功能 130
7.4.2 2QD0435T17-C原边接口电路描述 133
7.4.3 2QD0435T17-C副边接口电路描述 135
7.4.4 2QD0435T17-C工作特点 138
7.5 SCALE系列 140
7.5.1 驱动核概述 140
7.5.2 2SC0535T原方接口电路描述 142
7.5.3 2SC0535T副方接口电路描述 144
7.6 Inpower系列数字驱动器 147
7.7 Amantys门极驱动器 149
7.8 驱动器应用举例 152
7.8.1 驱动器在有源电力滤波器中的应用 152
7.8.2 驱动器在机车牵引中的应用 153
参考文献 154
第8章 IGBT功率模块及IPM 155
8.1 功率半导体模块 155
8.1.1 模块结构与特点 155
8.1.2 功率模块的性能 161
8.1.3 IGBT模块新技术 167
8.2 IPM 171
8.2.1 IPM特点 171
8.2.2 IPM结构与性能 173
8.2.3 IPM保护功能 179
8.2.4 IPM封装新技术 180
8.3 IPM产品介绍 181
8.3.1 低电感内部结构 182
8.3.2 SKiiP系列IPM功能 184
参考文献 187
第9章 IGBT测试与装置 188
9.1 双脉冲测试平台 188
9.1.1 功率部分 188
9.1.2 测量设备 189
9.2 双脉冲测试方法 193
9.2.1 双脉冲测试意义 193
9.2.2 双脉冲测试简介 193
9.2.3 双脉冲实验的关注点 196
9.2.4 双脉冲实验的其他作用 199
9.3 短路测试方法 200
9.3.1 一类短路测试 200
9.3.2 二类短路测试 203
参考文献 204

本书根据大功率IGBT驱动保护技术的最新发展现状，结合课题团队多年积累的科研成果和技术经验，对IGBT驱动和保护技术进行了全面的介绍。在介绍IGBT器件结构、特性以及工作原理的基础上，详细地分析了影响大功率IGBT开关特性的因素，概括了IGBT常见的故障类型，介绍了目前常采