本文關(guān)鍵詞：智能功率驅(qū)動(dòng)芯片IGBT柵極控制方法研究與實(shí)現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：單片集成智能功率驅(qū)動(dòng)芯片,因其集成度高、功耗低、可靠性高等特點(diǎn),在高可靠性和低功耗的電力電子應(yīng)用系統(tǒng)中(如電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電源管理等)有著廣泛的應(yīng)用。由于絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)作為功率輸出級(jí)被集成在智能功率芯片中,其在開(kāi)關(guān)階段的過(guò)沖和損耗對(duì)單片智能功率芯片的可靠性和功耗帶來(lái)嚴(yán)重影響。IGBT柵極控制技術(shù)作為單片智能功率驅(qū)動(dòng)芯片的核心技術(shù)之一,能夠有效控制IGBT開(kāi)關(guān)階段過(guò)沖和損耗,對(duì)單片智能功率驅(qū)動(dòng)芯片的可靠性和功耗有著決定性的作用。本文通過(guò)對(duì)IGBT的傳統(tǒng)柵極控制技術(shù)進(jìn)行深入地研究,發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)柵極控制技術(shù)通過(guò)加快IGBT的開(kāi)關(guān)速度來(lái)減小其開(kāi)關(guān)損耗,然而,這會(huì)帶來(lái)較大的電壓或電流過(guò)沖,導(dǎo)致對(duì)單片智能功率驅(qū)動(dòng)的可靠性帶來(lái)負(fù)面影響；通過(guò)減小IGBT的開(kāi)關(guān)速度來(lái)減小電壓電流過(guò)沖,但這又會(huì)產(chǎn)生較大的開(kāi)關(guān)損耗,從而導(dǎo)致單片智能功率驅(qū)動(dòng)芯片的損耗增加。因此,IGBT的開(kāi)關(guān)過(guò)沖和開(kāi)關(guān)損耗的關(guān)系需要折衷優(yōu)化。而傳統(tǒng)的柵極控制技術(shù)通過(guò)改變柵極電阻的方法來(lái)對(duì)IGBT開(kāi)關(guān)過(guò)沖和開(kāi)關(guān)損耗進(jìn)行控制,其折衷優(yōu)化效果一般,不能滿足單片智能功率芯片對(duì)高可靠性和低功耗的要求。本文提出的梯度調(diào)制閉環(huán)柵極控制技術(shù),分別在開(kāi)通和關(guān)斷兩個(gè)階段通過(guò)對(duì)IGBT集電極電壓dvc/dt和電流梯度dic/dt的調(diào)制,達(dá)到對(duì)IGBT開(kāi)關(guān)過(guò)沖和開(kāi)關(guān)損耗之間的折衷優(yōu)化,從而抑制開(kāi)關(guān)過(guò)沖和降低開(kāi)關(guān)損耗。為了確定IGBT開(kāi)關(guān)過(guò)程中過(guò)沖和損耗之間的關(guān)系,本文基于梯度調(diào)制技術(shù)推導(dǎo)了二者的函數(shù)關(guān)系,其可作為柵極控制技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的理論依據(jù)。本文提出的梯度調(diào)制閉環(huán)IGBT柵極控制技術(shù)基于600V 0.5μm Bipolar-CMOS-DMOS (BCD)工藝進(jìn)行流片。測(cè)試結(jié)果表明,相對(duì)于傳統(tǒng)柵極控制技術(shù),本文的柵極控制技術(shù)下的IGBT在開(kāi)關(guān)階段的電壓過(guò)沖和電流過(guò)沖分別減小了57.9%和56.8%,關(guān)斷損耗和開(kāi)通損耗分別降低了12.9%和7%,在抑制IGBT開(kāi)關(guān)過(guò)沖和降低IGBT開(kāi)關(guān)損耗方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。
【關(guān)鍵詞】：智能功率驅(qū)動(dòng)芯片 開(kāi)關(guān)過(guò)沖 開(kāi)關(guān)損耗 絕緣柵雙極型晶體管 閉環(huán)控制
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN322.8
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 智能功率驅(qū)動(dòng)芯片概述9-10
• 1.2 柵極控制技術(shù)概述10-14
• 1.2.1 柵極控制技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 柵極控制技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)14
• 1.3 研究?jī)?nèi)容與設(shè)計(jì)指標(biāo)14-15
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容14-15
• 1.3.2 設(shè)計(jì)指標(biāo)15
• 1.4 本文論文組織15-17
• 第二章 功率器件IGBT及其傳統(tǒng)柵極控制技術(shù)分析17-27
• 2.1 功率器件IGBT17-22
• 2.1.1 功率器件IGBT的發(fā)展17-18
• 2.1.2 IGBT內(nèi)部結(jié)構(gòu)18-20
• 2.1.3 IGBT開(kāi)關(guān)特性20-22
• 2.2 IGBT柵極控制要求22-23
• 2.3 傳統(tǒng)柵極控制技術(shù)存在的問(wèn)題23-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 柵極控制技術(shù)中IGBT開(kāi)關(guān)過(guò)沖和損耗分析27-33
• 3.1 電流電壓過(guò)沖產(chǎn)生機(jī)理分析27-29
• 3.1.1 電流過(guò)沖27-28
• 3.1.2 電壓過(guò)沖28-29
• 3.2 開(kāi)關(guān)損耗分析29-31
• 3.3 本章小結(jié)31-33
• 第四章 閉環(huán)柵極控制技術(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)33-55
• 4.1 閉環(huán)柵極控制技術(shù)概述33-35
• 4.1.1 集電極電壓V_(CE)或集電極電流I_C閉環(huán)控制技術(shù)33-34
• 4.1.2 集電極電壓梯度dv_C/dt或集電極電流梯度di_C/dt閉環(huán)控制技術(shù)34-35
• 4.2 新型梯度調(diào)制閉環(huán)柵極控制技術(shù)原理與架構(gòu)35-39
• 4.2.1 梯度調(diào)制閉環(huán)柵極控制技術(shù)原理36-38
• 4.2.2 梯度調(diào)制閉環(huán)柵極控制技術(shù)架構(gòu)38-39
• 4.3 梯度調(diào)制閉環(huán)柵極控制技術(shù)的電路設(shè)計(jì)39-45
• 4.3.1 運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)39-41
• 4.3.2 負(fù)壓轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)41-42
• 4.3.3 輸出緩沖器設(shè)計(jì)42-44
• 4.3.4 dv_C/dt和di_C/dt采樣電路設(shè)計(jì)44-45
• 4.4 梯度調(diào)制閉環(huán)柵極控制技術(shù)小信號(hào)分析45-48
• 4.4.1 IGBT小信號(hào)等效電路及相關(guān)參數(shù)45-46
• 4.4.2 梯度調(diào)制閉環(huán)控制技術(shù)小信號(hào)傳遞函數(shù)推導(dǎo)46-48
• 4.5 梯度調(diào)制閉環(huán)柵極控制技術(shù)開(kāi)關(guān)損耗分析48-51
• 4.5.1 關(guān)斷損耗分析48-49
• 4.5.2 開(kāi)通損耗分析49-51
• 4.6 總體電路仿真分析51-53
• 4.7 本章小結(jié)53-55
• 第五章 芯片版圖設(shè)計(jì)與測(cè)試55-65
• 5.1 SOI-BCD工藝簡(jiǎn)介55-57
• 5.2 版圖設(shè)計(jì)57-58
• 5.2.1 版圖設(shè)計(jì)規(guī)則57-58
• 5.2.2 電路版圖58
• 5.3 測(cè)試結(jié)果分析58-63
• 5.3.1 雙脈沖測(cè)試60-61
• 5.3.2 關(guān)斷電壓過(guò)沖與關(guān)斷損耗測(cè)試61-62
• 5.3.3 開(kāi)通電流過(guò)沖與開(kāi)通損耗測(cè)試62-63
• 5.4 本章小結(jié)63-65
• 第六章 總結(jié)與展望65-67
• 6.1 總結(jié)65
• 6.2 展望65-67
• 致謝67-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 碩士期間取得成果73

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

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  本文關(guān)鍵詞：智能功率驅(qū)動(dòng)芯片IGBT柵極控制方法研究與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：265481