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第1章 概述1

1.1 功率半导体技术的发展1

1.1.1 电力电子器件的发展1

1.1.2 IGBT的发展历程和基本特点4

1.1.3 新技术动向8

1.2 IGBT模块化9

1.2.1 IGBT功率模块9

1.2.2 新一代的IPM12

1.3 IGBT研发的新进展13

1.3.1 IGBT的研制14

1.3.2 IGBT模块的最新发展17

第2章 IGBT的结构、工作特性和主要参数20

2.1 IGBT的结构和工作特性20

2.1.1 IGBT的结构与工作原理20

2.1.2 IGBT的基本特性27

2.1.3 带反向阻断能力的IGBT的特性33

2.1.4 IGBT的锁定效应和安全工作区35

2.2 IGBT的等效电路模型及主要参数36

2.2.1 IGBT的等效电路模型36

2.2.2 IGBT的主要参数39

第3章 IGBT功率模块41

3.1 功率半导体模块41

3.1.1 功率半导体模块的构造和特点41

3.1.2 功率模块的性能44

3.1.3 IGBT模块新技术48

3.2 智能功率模块IPM54

3.2.1 智能功率模块IPM的结构与特点54

3.2.2 IPM的保护功能及死区时间57

3.3 新型IGBT模块60

3.3.1 IR系列IGBT模块60

3.3.2 高压IGBT模块62

3.3.3 富士电机的R系列IPM64

第4章 IGBT驱动电路设计67

4.1 IGBT驱动技术67

4.1.1 IGBT栅极驱动要求67

4.1.2 IGBT的驱动电路70

4.2 M系列IGBT驱动模块74

4.2.1 M57957L/M57958L厚膜驱动集成电路74

4.2.2 IGBT专用驱动器M57962L76

4.2.3 IGBT驱动模块M57962AL的应用79

4.3 IR系列集成驱动模块81

4.3.1 IR2110集成驱动器81

4.3.2 IR2130驱动器及其在逆变器中的应用88

4.3.3 IR22系列新型栅极驱动及传感集成电路91

4.4 SCALE集成IGBT驱动板92

4.4.1 SCALE集成电路92

4.4.2 2SD315A驱动集成电路97

4.4.3 应用电路99

4.5 EXB系列集成驱动器102

4.5.1 EXB系列集成驱动器的特点和工作原理102

4.5.2 EXB系列驱动器应用电路108

4.6 IGD508E/IGD515E智能栅极驱动模块114

4.7 TX系列驱动器118

4.7.1 TX-KA系列驱动器118

4.7.2 TX-KB102系列驱动器136

4.7.3 TX-KC102系列驱动器139

4.7.4 TX-KD系列驱动器142

第5章 IGBT保护电路设计148

5.1 IGBT保护电路148

5.1.1 IGBT过压保护电路148

5.1.2 IGBT过流保护152

5.1.3 IGBT过热保护158

5.2.1 IGBT短路保护电路159

5.2 IGBT典型保护电路159

5.2.2 快速短路和过电流保护电路162

5.2.3 HL601A厚膜集成电路165

5.3 无损缓冲吸收电路的设计167

5.3.1 IGBT无损吸收网络167

5.3.2 缓冲电路的模型170

5.3.3 谐振电容和谐振电感的选择171

5.3.4 美国CDE电容模块173

5.3.5 高频串联逆变器谐振极电容缓冲电路174

5.3.6 C-2D和C-L-2D型无源无损缓冲电路178

5.3.7 新型无源无损缓冲电路拓扑181

5.3.8 复位型无损电压钳位变换器184

5.3.9 无源软开关变换器186

5.3.10 无损缓冲双管串联单正激电路188

5.4.1 大功率逆变器组合式IGBT过流保护方案191

5.4 典型保护电路的设计191

5.4.2 具有快速短路保护的中频电源195

第6章 IGBT应用电路设计198

6.1 功率器件的选择198

6.1.1 IGBT模块的选择198

6.1.2 IGBT模块的散热设计202

6.2 IGBT模块应用电路的设计208

6.2.1 IPM在变频电源中的应用208

6.2.2 IGBT模块在通用变频电源中的电路设计214

6.2.3 高压变频电源218

6.2.4 软开关变频电源设计221

6.3 IGBT模块的电磁兼容性224

6.4 IGBT损坏的原因及可靠性失效分析228

6.4.1 IGBT损坏的原因及对策228

6.4.2 半导体器件失效分析231

7.1 低功率IGBT的应用233

第7章 IGBT在现代电源领域的应用233

7.2 IGBT在不间断电源中的应用237

7.2.1 IGBT在UPS中的应用情况237

7.2.2 IGBT构成的Delta型变换器239

7.2.3 UPS设计的趋势243

7.3 IGBT在逆变电路中的应用245

7.3.1 IGBT在全桥逆变电路中的应用245

7.3.2 IPM模块在大功率逆变电源中的应用246

7.3.3 IGBT在正弦波中频逆变电源中的应用248

7.3.4 IGBT在全桥电流源高频链逆变电源中的应用252

7.4 IGBT在逆变焊接电源中的应用256

7.4.1 IGBT在逆变式弧焊电源中的应用256

7.4.2 IGBT在300A逆变焊接电源中的应用258

7.4.3 IGBT在半桥逆变型电子束焊接电源中的应用259

7.4.4 IGBT软开关逆变式弧焊电源262

7.4.5 IGBT在CO2气体保护焊电源中的应用265

7.5 IGBT在变频电源中的应用267

7.5.1 中压变频电源的主电路267

7.5.2 功率器件串联型中压变频电源270

7.5.3 电容钳位型多电平中压变频电源274

7.5.4 多个独立直流电压源的级联型拓扑结构276

7.5.5 IGBT在大功率谐振过渡软开关变频电源中的应用278

7.5.6 采用智能功率模块的中频高压电源284

7.5.7 采用SA08实现的400Hz电源287

7.6 IGBT在DC/DC变换器中的应用290

7.6.1 软开关DC/DC变换器290

7.6.2 零转换PWM DC/DC变换器300

7.6.3 推挽工作模式DC/DC变换器305

7.6.4 全桥移相ZVS-PWM DC/DC变换器310

7.6.5 ZVZCS PWM全桥变换器315

7.6.6 三电平软开关技术318

参考文献329