可控硅和IGBT有什么區(qū)別？

隨著電力電子器件的發(fā)展。特別是VDMOS管(垂直溝道MOS管，也可稱功率場(chǎng)效應(yīng)管)和IGBT(隔離柵雙極晶體管)的發(fā)展和成熟，使得采用開關(guān)式發(fā)生器成為可能，實(shí)際上開關(guān)型發(fā)生器的發(fā)展是開關(guān)電源的成果之一，下面著重討論晶體管開關(guān)型發(fā)生器．

開關(guān)型發(fā)生器的原理是通過調(diào)節(jié)開關(guān)管的占空比(或?qū)У琅c截止時(shí)間)采控制輸出的功率。由于晶體管在截止和飽和導(dǎo)通時(shí)的功耗很小，因此這種開關(guān)型發(fā)生器的特點(diǎn)是：

(1)功耗低，效率高：開關(guān)管在開關(guān)瞬時(shí)的功耗較大，但時(shí)間很短，在截止或?qū)У罆r(shí)的功耗很�。畷r(shí)間較長(zhǎng)，因此總的功耗較小，而且基本恒定．Z高效率可以達(dá)到90％以上．

(2)體積�。亓枯p：由于效率高，功耗低．使得散熱要求較低，而且各個(gè)開關(guān)管可以推動(dòng)的功率較大，加上直流電源直接變換使用，不需電源變壓器降壓，因此它的體積較小，重量輕，單位功率所占的體積和重量值較�。�

(3)可靠性好．與微處理器等配合較容易，電子器件在工作時(shí)的溫升較低，工作就可靠，加上全數(shù)字(開關(guān))輸出，可用微處理器直接控制．

3三種類型發(fā)生器主要性能特點(diǎn)(見表1)

4．開關(guān)型發(fā)生器發(fā)展的幾個(gè)過程
開關(guān)型發(fā)生器的發(fā)展其實(shí)與開關(guān)型電源的發(fā)展息息相關(guān)，而開關(guān)型電源發(fā)展又與電力電子開關(guān)器件的發(fā)展緊密相連，電力電子開關(guān)器件的發(fā)展過程如下(見表2)：

表2電力電子開關(guān)器件的發(fā)展過程

20世紀(jì)50年代20世紀(jì)60年代20世紀(jì)70年代20世紀(jì)80年代20世紀(jì)90年代可控硅SCR（晶閘管）快速晶閘管可關(guān)斷晶閘管

1高壓GTR2IGCT3MCT(MOS晶閘管)
大功率，大容量，高性能，省吸收與IGBT結(jié)合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)
電力晶體管GTR1IGBT絕緣柵晶體管
2功率MOS1高速IGBT，WARP-SPEED
2低電荷功率MOSFET

第一種型式是用雙極開關(guān)晶體管(雙極型開關(guān)晶體管)作為開關(guān)電源的開關(guān)管，它的主要缺點(diǎn)是由于雙極開關(guān)管的上升、下降時(shí)延較大，開關(guān)頻率不能太高(一般在20KHz以下)．線路成熟，價(jià)格低．在開關(guān)電源場(chǎng)合還有很多應(yīng)用，但在超聲波發(fā)生器中由于開關(guān)頻率表2電力電子開關(guān)器件的發(fā)展過程低，沒有太大的應(yīng)用．

第二種型式是用VDMOS管(垂直溝道MOS管，或稱功率MOS管)，VDMOS管也有幾代的發(fā)展，其主要優(yōu)點(diǎn)是：開關(guān)頻率高(可達(dá)1MHz)，驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單(電壓型驅(qū)動(dòng))，抗擊穿性妤(沒有雪崩效應(yīng))，缺點(diǎn)是耐高壓的器件，導(dǎo)通電阻大．在高壓大電流場(chǎng)合功耗較大，因此大功率(1500W以上)有些困難，但隨著VDMOS工藝不斷改進(jìn)輸出功率也越來越大。在超聲波中可以用于100kHz以上的發(fā)生器．

第三種型式是IGBT(隔離柵雙極管)，是一種MOS與雙極管結(jié)合的產(chǎn)物，既有MOS管開關(guān)頻率高，驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，也有雙極管導(dǎo)通壓降小，耐壓高等優(yōu)點(diǎn)．它的開關(guān)頻率日前可以在40—50KHz，功率可以達(dá)到5000w，在一般超聲波發(fā)生器中可以很少的運(yùn)用，它的價(jià)格較高，保護(hù)線路要求復(fù)雜。

它們之間的比較可用表3來說明。

表三三種形式電力電子開關(guān)器件的比較

項(xiàng)目\類型雙極開關(guān)管VDMOSIGBT
線路方式簡(jiǎn)單已成熟,一般復(fù)雜
頻率低（20KHz）高（100KHz）以上中（20-50KHz）
耐壓高低高
驅(qū)動(dòng)方式電流型（復(fù)雜）電壓型（簡(jiǎn)單）電壓型（簡(jiǎn)單）
在發(fā)生器中應(yīng)用不用在小功率（1500W以下）或高頻率（100KHz以上）應(yīng)用大功率（1500W以上），和一般頻率（40KHz）以下應(yīng)用
造價(jià)低中高

電力電子器件經(jīng)歷了工頻，低頻，中頻到高頻的發(fā)展歷程，與此相對(duì)應(yīng)，電力電子電路的控制也從Z初以相位控制為手段的由分立元件組成的控制電路發(fā)展到集成控制器．再到如今的旨在實(shí)現(xiàn)高頻開關(guān)的計(jì)算機(jī)控制，并向著更高頻率，更低損耗和全數(shù)字化的方向發(fā)展．

模擬控制電路存在控制精度低，動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢、參數(shù)整定不方便、溫度漂移嚴(yán)重，容易老化等缺點(diǎn)．專用模擬集成控制芯片的出現(xiàn)大大簡(jiǎn)化了電力電子電路的控制線路。提高了控制信號(hào)的開關(guān)頻率，只需外接若干阻容元件即可直接構(gòu)成具有校正環(huán)節(jié)的模擬調(diào)節(jié)器，提高了電路的可靠性。但是，也正是由于阻容元件的存在，模擬控制電路的固有缺陷，如元件參數(shù)的精度和一致性、元件老化等問題仍然存在．此外，模擬集成控制芯片還存在功耗較大、集成度低、控制不夠靈活，通用性不強(qiáng)等問題．

用數(shù)字化控制代替模擬控制，可以消除溫度漂移等常規(guī)模擬調(diào)節(jié)器難以克服的缺點(diǎn)，有利于參數(shù)整定和變參數(shù)調(diào)節(jié)，便于通過程序軟件的改變方便地調(diào)整控制方案和實(shí)現(xiàn)多種新型控制策略，同時(shí)可減少元器件的數(shù)目、簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)，從而提高系統(tǒng)的可靠性．此外．還可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)儲(chǔ)存和故障自動(dòng)診斷，有助于實(shí)現(xiàn)電力電子裝置運(yùn)行的智能化

Home > 技術(shù)資料 > 日期：2023-11-25 來源：聯(lián)洲電器發(fā)布：周周閱讀：

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