斩波是电力电子控制中的一项变流技术,其实质是直流控制的脉宽调制,因其波形如同斩切般整齐、对称,
故名斩波。斩波在内馈调速控制中占有极为重要的地位,它不仅关系到调速的技术性能,而且直接影响设
备的运行安全和可靠性,因此。如何选择斩波电路和斩波器件十分重要。
IGBT 是近代新发展起来的全控型功率半导体器件,它是由 MOSFET(场效应晶体管)与 GTR(大功
率达林顿晶体管)结合,并由前者担任驱动,因此具有:驱动功率小,通态压降低,开关速度快等优点,
目前已广泛应用于变频调速、开关电源等电力电子领域。
就全控性能而言,IGBT 是最适合斩波应用的器件,而且技术极为简单,几乎 IGBT 器件本身就构成了
斩波电路。但是要把 IGBT 斩波形成产品,问题就没有那么简单,特别是大功率斩波,如果不面对现实,
认真研究、发现和解决存在的问题,必将事与愿违,斩波设备的可靠性将遭受严重的破坏。不知道是出于
技术认识问题还是商务目的,近来发现,某些企业对 IGBT 晶体管倍加推崇,而对晶闸管全面否定,显然,
这是不科学的。为了尊重科学和澄清事实,本文就晶闸管和以 IGBT 为代表的晶体管的性能、特点加以分
析和对比,希望能够并引起讨论,还科学以本来面目。
一. IGBT 的标称电流与过流能力
1) IGBT 的额定电流
目前,IGBT 的额定电流(元件标称的电流)是以器件的最大直流电流标称的,元件实际允许通过的电
流受安全工作区的限制而减小,由图 1 所示的 IGBT 安全工作区可见,影响通过电流的因素除了 c-e 电压之
外,还有工作频率,频率越低,导通时间越长,元件发热越严重,导通电流越小。
图 1 IGBT 的安全工作区
显然,为了安全,不可能让元件工作在最大电流状态,必须降低电流使用,因此,IGBT 上述的电流标
称,实际上降低了元件的电流定额,形成标称虚高,而能力不足。根据图 1 的特性,当 IGBT 导通时间较
长时(例如 100us),UCE 电压将降低标称值的 1/2 左右;如果保持 UCE 不变,元件的最大集电极电流将
降低额定值的 2/3。因此,按照晶闸管的电流标称标准,IGBT 的标称电流实际仅为同等晶闸管的 1/3 左右。
例如,标称为 300A 的 IGBT 只相当于 100A 的 SCR(晶闸管)。又如,直流工作电流为 500A 的斩波电路,
如果选择晶闸管,当按: