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IGBT构成的常见电路

[日期:2017-01-13] 来源:  作者: [字体: ]

  由IGBT构成的常见电路形式大致有以下5种:单管、半桥、全桥、推挽、三相桥。
  
  1.单管电路
  
  单管电路如下图所示,1个电路单元中只有1个有源功率开关(Q1)。单管电路的应用非常广泛,斩波升压(Boost)、斩波降压(Buck)、正激(Forward)、反激(Flyback)、断路器(Chopper)等电路均为单管电路。

单管电路

 

  电源与母线电源的含义是相同的,相对于驱动与控制电路,主电源的电压是最高的(至少是相等)。更主要的特征是,功率(电能)主要由主电源提供。
  
  单管电路中,Q1要承受全部的主电源电压。在Q1关断期间,电源没有能量输出,负载也不能从电源获取能量,电源利用率不高。
  
  2.半桥电路及死区时间
  
  半桥电路如下图所示,1个电路单元中采用了2个有源(Active)功率开关(Q1、Q2)和2个无源(Passive)功率开关(Cl、C2)。无源功率开关通,常用电容来担任,种类相同,容量相等,通常也称为桥臂电容。在一些简化应用中,桥臂电容会兼任主电路的滤波电容。

半桥电路及死区时间

  半桥电路中,有源功率开关Q1、Q2只需要承受主电源全部电压的一半,在一个开关周期中轮流导通。对电源而言,整个开关周期都有能量的输送,电源的利用率提高了;对负载而言,整个开关周期内都可从电源获得能量。
  
  理论上,Q1和Q2可以轮换导通:Q1导通时,Q2截止;反之亦然。然而,实际上Q1和Q2的导通/关断都有一定的延迟:为了避免Q1和Q2同时导通造成主电源对地短路的情况,Q关闭时,Q2不能马上导通而需要延迟一段时间;反之亦然。也就是说,Q1和Q2必须要有一段同时关闭的时间,这段时间通常被称为死区时间(Deadtime)。
  
  3.全桥电路
  
  全桥电路如下图所示,1个电路单元中采用了4个有源(Active)功率开关(Q1、Q2、Q3、Q4)。

全桥电路

  全桥电路中,有源功率开关Q1、Q2、Q3、Q4也只需要承受主电源全部电压的一半,相当于2个、半桥 电路的并联,或者说是用有源开关替代了无源开关。在一个开关周期中,4个有源功率开关两两轮流导通;相对于半桥电路中2个有源开关和2个无源开关的两两轮流导通,电路平衡性更好。
  
  4.三相桥电路
  
  三相桥电路如下图所示,1个电路单元中采用了6个有源( Active)功率开关( Ql 、Q2 、Q3 、Q4 、Q5、Q6)。

三相桥电路

  三相桥电路相当于3个半桥电路的并联,是为了推动3路平衡负载(3路完全一样的负载)而设计的电路,是一种负载特殊的半桥电路。
  
  5.推挽电路
  
  推挽电路如下图所示,1个电路单元中包含2个按推挽方式工作的有源功率开关(Q1、Q2)。

推挽电路

  推挽电路和半桥电路一样,2个有源开关也是轮流导通工作,但是二者推动的负载不一样:半桥电路中的2个有源开关与负载是串联关系,即有源开关工作时与负载是串联关系;而对推挽电路而言,2个有源开关与负载实际上是并联关系,Q1、Q2均需要承受全部的主电源电压,且要求负载有中心抽头。
  
  基于上述原因,推挽电路很少用于功率开关电路,也没有推挽模块。推挽电路主要用于推动电路,尤其是变压器隔离的推动电路。


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