A. 高压脉冲电源的介绍
高压脉冲电源是高压电源的一种，是在高压直流电源的基础上增加了开关电路，从而输出脉冲幅度可调、脉冲宽度可调、脉冲频率可调、脉冲输出个数可设定的一种高压电源。
B. 电磁炉保险管.桥.功率管都炸了更换后5V18V正常高压是335V电源上串灯泡装上加热线盘上电灯泡常亮
1. 主板与面板干净的情况下；再继续下面查；
2．先有条件正常； 交流220V 直流300V 22V或20V（部份机型） 稳压18V（+ - 误差必须控制在1V 之内）个别机型稳压也有12V ， 稳压5V（+ - 误差必须控制在1V之内）。
3．加热线盘正常， 并联线盘0.27UF 或O.3UF 或O.33UF ，几个大电阻，二极管，
4． IGBT激励驱动对管（8050 8550 换IGBT时候一起换新），并联与IGBT E极G极18V稳压管，
正常时候 IGBT +极与- 之间有0.8~1.2V波动脉冲个数信号。
5． 电流互感器检测；是否有；0.025V交流电压，
6． 负温度电阻NTC(炉面与IGBT)是否正常？ 是否有+5V （负温度电阻NTC在常温25℃的情况下应该阻值在46~58K之间，有的电磁炉负温度电阻NTC也用100K。单个负温度电阻NTC在98℃ 开水里 ，它是电阻值是2~3K。
美的电磁炉爆损IGBT管与相关电路故障及维修-------李少怡
目前，在小家电维修界无论是专业厂家售后维修、或家电维修爱好者，凡从事电磁炉维修行业大家知道;电磁炉维修是最怕爆损IGBT 管故障。时下，每当客户送修电磁炉被确诊为爆损、屡损IGBT 管故障时，人们时常总感到惊讶！有时甚至还感到束手无策的“棘手\"活，所以很**修部就以换板，或其他理由就婉言谢绝拒修了！其实这样处置是另有原因：由于部分维修工，对电磁炉各电路缺乏基础知识的了解及研究，按步就搬进行维修，结果在维修过程中若出现屡损高额昂贵的IGBT 管。那么，不但挣不到报酬，反而还要赔老本，所以对维修屡损、爆损IGBT 管的故障就望而却步。
其实，笔者认为，维修该类故障并不难！维修前，首先应分清：是人为因素造成，还是元器件受损，或元器件存在质量问题。检修时，可借助万用表的检测宿小故障潜在范围，“对症下药”，维修电磁炉才能真正做到得心应手。
一、人为因素造成。
1. 锅具的选用。
电磁炉的锅具选用，应该严格按照厂家随机原配的锅具进行使用。厂家在设计电磁炉加热功率电路时，首先根据锅质的“磁阻”大小而定的，不同的锅具“磁阻”会决定电磁炉检锅脉冲个数也不同。如美的电磁炉锅具不锈钢（304）“磁阻”，比不锈铁（430）“磁阻”要大，在同等2000 W 电磁炉上，若将不锈铁（430）锅具放上进行加热是无法达到额定2000 W 功率；反之，将不锈钢（304）锅具放上进行加热，就轻而易举达到2500 W 甚至更高。所以说锅具选用不当，会导致电磁炉出现爆损IGBT 管原因之一。
2：LC振荡电路。
LC 振荡电路实际上是把电能转换成磁能，由IGBT管、加热线圈盘L 及谐振电容C5 组成高频LC 振荡回路，并通过IGBT 管高频开关导通、截止的作用，来实现控制电磁炉的加热功率。
当LC 振荡电路受损时，会致使电磁炉出现爆损IGBT 管、报警不加热及不报警不加热等故障。其维修步骤如下：
一台美的2005 年标准通板MC-SH2111 型电磁炉，取下加热线圈盘，将该电磁炉上电待机，用万用表直流电压（50 V）档红表笔（+）接在IGBT 管集电极c 上，黑表笔（-）接在整流桥负极上，将电磁炉上电,此时万用表指针快速从0 V 开始上升至+45 V 后，又回降至+0.6 V 电压，为正常。
( 1）谐振电容容量与电压峰值①当谐振电容C5 为（0.3 μF/1200 V）时，测IGBT管集电极c 峰值对地为+45 V 至+0.6 V 电压，正常。
② 当谐振电容C5 为0.27 μF/1200 V 时，测IGBT 管集电极c 峰值对地为+42 V 至+0.6 V 电压，正常。
若测IGBT 管集电极c 峰值对地0 V 电压时，为谐振电容C5 失效或开路损坏及同步电压比较电路中比较器U2D（LM339）损坏，使13脚输出高电平（正常为+0.1 V）。这时，若接上加热线圈盘上电，会致使电磁炉上电时出现爆损IGBT 管故障。
(2）当测IGBT 管集电极c 峰值对地电压始终持续在+225 V 或+45 V 时，为高压供电电路中滤波电容C4（5 μF/275 V）失效或开路。这时，若接上加热线圈盘上电，会致使电磁炉上电加热时出现爆损IGBT 管、报警不加热、不报警不加热、不停地检锅及断续加热等故障。
（3）当测IGBT 管集电极c 峰值对地为+25 V 至+0.2 V 电压时（正常为+45 V 至+0.6 V），为谐振电容C5 失效或开路。这时，若接上加热线圈盘上电，会致使电磁炉上电加热时出现爆损IGBT 管、报警不加热及不报警不加热等故障。
（4）将电磁炉上电，当测IGBT 管集电极c 对地为+0.6 V 电压，正常，装上加热线圈盘测IGBT 管集电极c 对地为+305 V 电压，正常。这时，若上电开机，放锅加热，会致使电磁炉出现爆损IGBT 管故障，为加热线圈盘损坏所致。
（5）将电磁炉上电，当测IGBT 管集电极c 对地为+0.6 V 电压，正常，装上加热线圈盘测IGBT 管集电极c 对地为+305 V 电压，正常。这时，若上电开机，放锅加热，会致使电磁炉出现爆损IGBT 管故障，为IGBT 管控制极c 对地分压贴片电阻R38 开路损坏所致。
（6）将电磁炉上电，当测IGBT 管集电极c 对地为+0.6 V 电压，正常，装上加热线圈盘测IGBT 管集电极c 对地为+305 V 电压，正常。这时，若上电开机，放锅加热，会致使电磁炉出现爆损IGBT 管故障，为IGBT管控制极G 限幅稳压二极管Z1 漏电所致。
同步电压比较电路。
电磁炉加热线圈L 与高频谐振电容C3 是通过IGBT 管高频开关快速导通、截止，形成LC 振荡电路。
LC **振荡的半周期时间出现峰值电压，亦是IGBT管截止时间，这时开关脉冲没有到达。这个时间关系不能错位，如峰值脉冲还没有消失，而开关脉冲已提前到来，就会出现很大的导通电流，导致IGBT 管烧坏。因此，必须保证开关脉冲前沿与峰值脉冲后沿相同步。
当同步电压比较电路受损时，会致使电磁炉在上电加热时出现爆损IGBT 管、报警不加热、不报警不加热、不停地检锅及断续加热等故障。其维修步骤如下：
一台美的MC-SF2012 型电磁炉，通常，笔者在维修电磁炉同步电压比较电路时，为了避免IGBT 管爆管，先取下加热线圈盘，因此，就造成比较电路IC2C（LM339）⑨脚（V+ 同相输入端）对地为0 V 电压（正常为+3.6 V），使比较电路IC2C辊輲讹脚（输出端）为低电平（正常为+18 V）。针对该故障，在IC2C（LM339）⑨脚（V+ 端），用普通电阻1.5 kΩ 与整机+5 V 电压端相联构成同步电压比较电路（V+ 取样电压），提供维修检测同步电压比较电路时使用，并将电磁炉上电待测。
用万用表直流电压（10 V）档测同步电压比较电路中IC2C（LM339）⑧脚（V- 反相输入端）对地为+3.4 V电压，正常，若该工作点电压异常，多为取样电阻R18（330 kΩ/2 W）变值或开路损坏，电容C13（2000 pF）漏电或击穿及IC2C（LM339）损坏，会致使电磁炉上电加热时出现报警不加热、不报警不加热等故障。
测IC2C（LM339）⑨ 脚（V+ 同相输入端）对地为+3.6 V 电压，正常。若该工作点电压异常，多为取样电阻R19（240 kΩ/2 W）、R20（240 kΩ/2 W）变值或开路，电容C10（470 pF）漏电或击穿及IC2C（LM339）损坏，会致使电磁炉上电加热时出现爆损IGBT 管、报警不加热、不报警不加热、不停地检锅及断续加热等故障。
测IC2C（LM339）辊輲讹脚（输出端/OUT）对地为+18 V电压，正常。若该工作点电压异常，多为贴片电阻R39（2 kΩ）变值或开路，贴片二极管D20（1N4148）漏电或击穿，会使电磁炉上电加热时，出现报警不加热的故障。
另外，当同步电压比较电路中IC2C（LM339）V- 取样电压与V+ 取样电压相近时（正常为V-、V+ 取样电压应相差+0.2～+0.35 V），否则，会使电磁炉在上电加热时出现不定期爆损IGBT 管及断续加热等故障。
当电磁炉出现“屡损IGBT管”故障，维修时：建议将电磁炉主电路板、及控制显示灯板，用“天那水”进行去油污清洗、吹干后再修。
1、先将受损元器件更新如：保险管（12A）、整流桥（RS2006）、IGBT管（IH20T120）。
2、在电磁炉主电路板电源线L端串联接入220V/40W灯泡后，上电待机，用500型万能表相应直流电压档测高压供电电源对地为+305V电压，正常，测低压供电电源对地为+18V电压、及AN7805输出端对地为+5V电压，正常（在确保整机“三” 电压正常后再修）。
3、取下加热线圈盘，用500型万能表直流电压50V档，红表笔接在IGBT管集电极C上、黑表笔接在整流扁桥的负极上，测电磁炉上电时浪涌峰压值以鉴定电磁炉是否为正常。如以下例举：
1）美的MC-SH208型上电时，浪涌峰压值为先上升至+45V后降至+0.7V电压，为正常。
2）美的MC-SF2012型上电时，浪涌峰压值为先上升至+32V后降至+0.5V电压，为正常。
3）美的MC-SY191C型上电时，浪涌峰压值为先上升至+32V后降至+1.2V电压，为正常。
4）美的MC-CF202型上电时，浪涌峰压值为先上升至+75V后降至+1.4V电压，为正常。
5）美的MC-SY183B型上电时，浪涌峰压值为先上升至+33V后降至+0.6V电压，为正常。
6）美的MC-PSY18A型上电时，浪涌峰压值为先上升至+20V后降至+1.4V电压，为正常。若以上工作点异常，多为滤波电容器（5µF/275V）、及谐振电容器（0.27µF/1200V至0.3µF/1200V）、漏电或失效。
4、装上加热线圈盘，用500型万能表直流电压10V档，测同步比较电路取样电压V-，应小等于取样电压V+的+0.2V至+0.35V电压，为正常。
5、焊下IGBT管控制极G上的限幅稳压二极管（18V），用500型万能表10KΩ档测试是否漏电，建议更新它，否则将造成屡损、爆损IGBT管！
6、当电磁炉的+18V低压供电电源与排风电扇电源共用一起时，必须确保排风电扇正常，否则将造成屡损、爆损IGBT管！
7、将待修电磁炉装好，准备上电试机；
1）当上电开机放锅加热时，若灯泡一闪亮后即灭为整机已修复，方可取下灯泡直接试机！
2）当上电开机放锅加热时，若灯泡“全亮”为“故障存在”为此，切不可取下灯泡直接试机！否则将再次出现“爆损IGBT管”故障发生，应继续查找潜在故障，可按以上维修方法继续进行。
损坏IGBT管大多因素：¬¬——张占生
电磁炉线盘是完成LC振荡的重要器件之一，它是将电能进行储存.及释放。有电场能.转换为磁场能的关键器件。电磁炉.输出功率的大小.效率的高低和线盘有较大的关联。为此对它应有必要的进一步地了解。就这个问题我谈一下我的见解，给朋友们一点启示，供各位朋友以参考和讨论。线盘的参数主要是两个方面:（1）是电感量,（2）是Q值. 而决定这两个参数的是铜线的外径大小、股数.和绕在线盘上的圈数的多少,还有就是线盘上附加的磁条的磁通量.和磁条数量的多少。线盘无磁条时， 要想提高线盘的电感量必须增加线圈的匝数，(股数，和圈数)这样做它不仅浪费了资源和成本的提高，而且导线增长直流电阻增大也不利于输出较大的功率。为此要附加磁条来提高它的电感量。（相同匝数的线盘磁条数量越多电感量越高）查资料得知，当今家用电磁炉线盘磁条有6条，8条，看下图
两种类型，绕线圈数,28,30,32，圈。最为常见的为28圈的较多。现在的电磁炉线盘有两种类型.参数为（1）电感量PSD系列为157uH。（2）PD系列为140uH
新型电磁炉线盘
包括线盘支架、线圈、磁条，线圈包括固定在线盘支架上的外环线圈和内环线圈，磁条包括与线圈对应设置的外圈磁条和内圈磁条，外圈磁条和内圈磁条分别呈放射状分布，其特征在于所述内圈磁条与外圈磁条在放射状分布，这样做使加热更均匀。提高加热效率，降低磁场的外泄，减小了电磁炉工作时对周围环境的影响。
关于Q值；是衡量电感器件的主要参数。是指电感器在某一频率的交流电压下工作时，所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比。电感器的Q值越高，其损耗越小，效率越高。这个大家应都知道吧！
再，磁条是分体的，不是整体的其原因，电磁炉工作时磁条不至于形成涡流，而使磁条产生磁饱和现象，要知道磁条磁饱和后线盘电感量会大大降低，这样会损IGBT管的。
有以上所谈可知，电磁炉线盘上的磁条地重要性了，也可以解释我们维修员所提到的不知为什么屡爆IGBT管，但通过换线盘而排除故障的原因所在了。（是有磁条断裂，或磁条老化引起的电感量减小所致）。再就是线盘上的线圈和磁条击穿短路。其实我们在维修电磁炉当中，换炉盘的故障率很低，由于当今家用电磁炉的线盘的参数差别相差不大，为此应急维修互换还是可以的。只不过是电磁炉功率输出略有差异，当然还是换相同参数的为好！。
-张占生作图
图中1）微动开关
图中2）为检测电阻
图中3）为功率可调电阻
图中4）为电流互感器
图中5）LM339
图中6）电风扇
图中7）为高压电源虑波电容
图中8）为锅底温度控制传感器
图中9）为高频谐振电容
绝缘栅双极型晶体管，是由BIT（双极型三极管）和MOSFET（绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式电力电子器件）。IGBT 管有三个电极：栅极（或称控制极）G、集电极C 和发射极E。
提醒各位同行：IGBT 25N120与HT20R120 不一样 否则爆IGBT
下面图是 阻尼二极管：
阻止交流圈。
IGBT 有带阻尼二极管的，请把电磁炉上单个的阻尼管拆下不用。
简解IGBT :
绝缘栅双极晶体管(Iusulated Gate Bipolar Transistor)简称IGBT，是一种集BJT的大电流密度和MOSFET等电压激励场控型器件优点于一体的高压、高速大功率器件。
目前有用不同材料及工艺制作的IGBT,，但它们均可被看作是一个MOSFET输入跟随一个双极型晶体管放大的复合结构。
IGBT有三个电极，分别称为栅极G(也叫控制极或门极) 、集电极C(亦称漏极) 及发射极E(也称源极) 。
从IGBT的下述特点中可看出，它克服了功率MOSFET的一个致命缺陷，就是于高压大电流工作时，导通电阻大，器件发热严重，输出效率下降。
IGBT的特点：
1.电流密度大，是MOSFET的数十倍。
2.输入阻抗高，栅驱动功率极小， 驱动电路简单。
3.低导通电阻。在给定芯片尺寸和BVceo下，其导通电阻Rce(on) 不大于MOSFET的Rds(on) 的10%。
4.击穿电压高，安全工作区大，在瞬态功率较高时不会受损坏。
5.开关速度快，关断时间短，耐压1kV~1.8kV的约1.2us、600V级的约0.2us，约为GTR的10%，接近于功率MOSFET，开关频率直达100KHz，开关损耗仅为GTR的30%。
IGBT将场控型器件的优点与GTR的大电流低导通电阻特性集于一体。是极佳的高速高压半导体功率器件。
目前458系列因应不同机种采了不同规格的IGBT,它们的参数如下：
(1) SGW25N120----西门子公司出品，耐压1200V，电流容量25℃时46A,100℃时25A，内部不带阻尼二极管，所以应用时须配套6A/1200V以上的快速恢复二极管(D11)使用，该IGBT配套6A/1200V以上的快速恢复二极管(D11)后可代用SKW25N120。
(2) SKW25N120----西门子公司出品，耐压1200V,电流容量25℃时46A，100℃时25A,内部带阻尼二极管，该IGBT可代用SGW25N120，代用时将原配套SGW25N120的D11快速恢复二极管拆除不装。
(3) GT40Q321----东芝公司出品，耐压1200V,电流容量25℃时42A，100℃时23A，内部带阻尼二极管，该IGBT可代用SGW25N120、SKW25N120，代用SGW25N120时请将原配套该IGBT的D11快速恢复二极管拆除不装。
(4) GT40T101----东芝公司出品，耐压1500V，电流容量25℃时80A，100℃时40A，内部不带阻尼二极管，所以应用时须配套15A/1500V以上的快速恢复二极管(D11)使用，该IGBT配套6A/1200V以上的快速恢复二极管(D11)后可代用SGW25N120、SKW25N120、GT40Q321，配套15A/1500V以上的快速恢复二极管(D11)后可代用GT40T301。
(5) GT40T301----东芝公司出品，耐压1500V,电流容量25℃时80A，100℃时40A，内部带阻尼二极管，该IGBT可代用SGW25N120、SKW25N120、GT40Q321、 GT40T101，代用SGW25N120和GT40T101时请将原配套该IGBT的D11快速恢复二极管拆除不装。
(6) GT60M303 ----东芝公司出品，耐压900V，电流容量25℃时120A，100℃时60A， 内部带阻尼二极管。
C. 一个涉及IGBT的电路，关断瞬间的高脉冲电压为什么不是烧坏IGBT却总是驱动芯片被烧坏
还真没见过这么大的IGBT。关断的瞬间续流二极管将流过很大的电流，引起发射极电位的抬高，如果驱动线联接点（主要是发射极端）距离发射极较远，或驱动电源的隔离不好或对地电容过大，有可能使电位反击到驱动芯片，引起驱动芯片击穿。幸好驱动芯片先穿，否则IGBT都不保。
D. IGBT驱动板，如果自己设计开关电源需要用变压器，请问那个厂家有这种变压器买的
开关电源原理及其应用
维修技术培训资料
第一部分：功率电子器件
第一节：功率电子器件及其应用要求
功率电子器件大量被应用于电源、伺服驱动、变频器、电机保护器等功率电子设备。这些设备都是自动化系统中必不可少的，因此，我们了解它们是必要的。
近年来，随着应用日益高速发展的需求，推动了功率电子器件的制造工艺的研究和发展，功率电子器件有了飞跃性的进步。器件的类型朝多元化发展，性能也越来越改善。大致来讲，功率器件的发展，体现在如下方面：
1． 器件能够快速恢复，以满足越来越高的速度需要。以开关电源为例，采用双极型晶体管时，速度可以到几十千赫；使用MOSFET和IGBT，可以到几百千赫；而采用了谐振技术的开关电源，则可以达到兆赫以上。
2． 通态压降（正向压降）降低。这可以减少器件损耗，有利于提高速度，减小器件体积。
3． 电流控制能力增大。电流能力的增大和速度的提高是一对矛盾，目前最大电流控制能力，特别是在电力设备方面，还没有器件能完全替代可控硅。
4． 额定电压：耐压高。耐压和电流都是体现驱动能力的重要参数，特别对电力系统，这显得非常重要。
5． 温度与功耗。这是一个综合性的参数，它制约了电流能力、开关速度等能力的提高。目前有两个方向解决这个问题，一是继续提高功率器件的品质，二是改进控制技术来降低器件功耗，比如谐振式开关电源。
总体来讲，从耐压、电流能力看，可控硅目前仍然是最高的，在某些特定场合，仍然要使用大电流、高耐压的可控硅。但一般的工业自动化场合，功率电子器件已越来越多地使用MOSFET和IGBT，特别是IGBT获得了更多的使用，开始全面取代可控硅来做为新型的功率控制器件。
第二节：功率电子器件概览
一． 整流二极管：
二极管是功率电子系统中不可或缺的器件，用于整流、续流等。目前比较多地使用如下三种选择：
1． 高效快速恢复二极管。压降0.8-1.2V，适合小功率，12V左右电源。
2． 高效超快速二极管。0.8-1.2V，适合小功率，12V左右电源。
3． 肖特基势垒整流二极管SBD。0.4V，适合5V等低压电源。缺点是其电阻和耐压的平方成正比，所以耐压低（200V以下），反向漏电流较大，易热击穿。但速度比较快，通态压降低。
目前SBD的研究前沿，已经超过1万伏。
二．大功率晶体管GTR
分为：
单管形式。电流系数：10-30。
双管形式——达林顿管。电流倍数：100-1000。饱和压降大，速度慢。下图虚线部分即是达林顿管。
图1-1：达林顿管应用
实际比较常用的是达林顿模块，它把GTR、续流二极管、辅助电路做到一个模块内。在较早期的功率电子设备中，比较多地使用了这种器件。图1-2是这种器件的内部典型结构。
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图1-2：达林顿模块电路典型结构
两个二极管左侧是加速二极管，右侧为续流二极管。加速二极管的原理是引进了电流串联正反馈，达到加速的目的。
这种器件的制造水平是1800V/800A/2KHz、600V/3A/100KHz左右（参考）。
三． 可控硅SCR
可控硅在大电流、高耐压场合还是必须的，但在常规工业控制的低压、中小电流控制中，已逐步被新型器件取代。
目前的研制水平在12KV/8000A左右（参考）。
由于可控硅换流电路复杂，逐步开发了门极关断晶闸管GTO。制造水平达到8KV/8KA，频率为1KHz左右。
无论是SCR还是GTO，控制电路都过于复杂，特别是需要庞大的吸收电路。而且，速度低，因此限制了它的应用范围拓宽。
集成门极换流晶闸管IGCT和MOS关断晶闸管之类的器件在控制门极前使用了MOS栅，从而达到硬关断能力。
四． 功率MOSFET
又叫功率场效应管或者功率场控晶体管。
其特点是驱动功率小，速度高，安全工作区宽。但高压时，导通电阻与电压的平方成正比，因而提高耐压和降低高压阻抗困难。
适合低压100V以下，是比较理想的器件。
目前的研制水平在1000V/65A左右（参考）。商业化的产品达到60V/200A/2MHz、500V/50A/100KHz。是目前速度最快的功率器件。
五． IGBT
又叫绝缘栅双极型晶体管。
这种器件的特点是集MOSFET与GTR的优点于一身。输入阻抗高，速度快，热稳定性好。通态电压低，耐压高，电流大。
目前这种器件的两个方向：一是朝大功率，二是朝高速度发展。大功率IGBT模块达到1200-1800A/1800-3300V的水平（参考）。速度在中等电压区域（370-600V），可达到150-180KHz。
它的电流密度比MOSFET大，芯片面积只有MOSFET的40%。但速度比MOSFET低。
尽管电力电子器件发展过程远比我们现在描述的复杂，但是MOSFET和IGBT，特别是IGBT已经成为现代功率电子器件的主流。因此，我们下面的重点也是这两种器件。
第三节：功率场效应管MOSFET
功率场效应管又叫功率场控晶体管。
一．原理：
半导体结构分析略。本讲义附加了相关资料，供感兴趣的同事可以查阅。
实际上，功率场效应管也分结型、绝缘栅型。但通常指后者中的MOS管，即MOSFET（Metal Oxide Semiconctor Field Effect Transistor）。
它又分为N沟道、P沟道两种。器件符号如下：
N沟道 P沟道
图1-3：MOSFET的图形符号
MOS器件的电极分别为栅极G、漏极D、源极S。
和普通MOS管一样，它也有：
耗尽型：栅极电压为零时，即存在导电沟道。无论VGS正负都起控制作用。
增强型：需要正偏置栅极电压，才生成导电沟道。达到饱和前，VGS正偏越大，IDS越大。
一般使用的功率MOSFET多数是N沟道增强型。而且不同于一般小功率MOS管的横向导电结构，使用了垂直导电结构，从而提高了耐压、电流能力，因此又叫VMOSFET。
二．特点：
这种器件的特点是输入绝缘电阻大（1万兆欧以上），栅极电流基本为零。
驱动功率小，速度高，安全工作区宽。但高压时，导通电阻与电压的平方成正比，因而提高耐压和降低高压阻抗困难。
适合低压100V以下，是比较理想的器件。
目前的研制水平在1000V/65A左右（参考）。
其速度可以达到几百KHz，使用谐振技术可以达到兆级。
三．参数与器件特性：
无载流子注入，速度取决于器件的电容充放电时间，与工作温度关系不大，故热稳定性好。
（1） 转移特性：
ID随UGS变化的曲线，成为转移特性。从下图可以看到，随着UGS的上升，跨导将越来越高。
图1-4：MOSFET的转移特性
（2） 输出特性（漏极特性）：
输出特性反应了漏极电流随VDS变化的规律。
这个特性和VGS又有关联。下图反映了这种规律。
图中，爬坡段是非饱和区，水平段为饱和区，靠近横轴附近为截止区，这点和GTR有区别。
图1-5：MOSFET的输出特性
VGS=0时的饱和电流称为饱和漏电流IDSS。
（3）通态电阻Ron：
通态电阻是器件的一个重要参数，决定了电路输出电压幅度和损耗。
该参数随温度上升线性增加。而且VGS增加，通态电阻减小。
（4）跨导：
MOSFET的增益特性称为跨导。定义为：
Gfs=ΔID/ΔVGS
显然，这个数值越大越好，它反映了管子的栅极控制能力。
（5）栅极阈值电压
栅极阈值电压VGS是指开始有规定的漏极电流（1mA）时的最低栅极电压。它具有负温度系数，结温每增加45度，阈值电压下降10%。
（6）电容
MOSFET的一个明显特点是三个极间存在比较明显的寄生电容，这些电容对开关速度有一定影响。偏置电压高时，电容效应也加大，因此对高压电子系统会有一定影响。
有些资料给出栅极电荷特性图，可以用于估算电容的影响。以栅源极为例，其特性如下：
可以看到：器件开通延迟时间内，电荷积聚较慢。随着电压增加，电荷快速上升，对应着管子开通时间。最后，当电压增加到一定程度后，电荷增加再次变慢，此时管子已经导通。
图1-6：栅极电荷特性
（8）正向偏置安全工作区及主要参数
MOSFET和双极型晶体管一样，也有它的安全工作区。不同的是，它的安全工作区是由四根线围成的。
最大漏极电流IDM：这个参数反应了器件的电流驱动能力。
最大漏源极电压VDSM：它由器件的反向击穿电压决定。
最大漏极功耗PDM：它由管子允许的温升决定。
漏源通态电阻Ron：这是MOSFET必须考虑的一个参数，通态电阻过高，会影响输出效率，增加损耗。所以，要根据使用要求加以限制。
图1-7：正向偏置安全工作区
第四节：绝缘栅双极晶体管IGBT
又叫绝缘栅双极型晶体管。
一．原理：
半导体结构分析略。本讲义附加了相关资料，供感兴趣的同事可以查阅。
该器件符号如下：
N沟道 P沟道
图1-8：IGBT的图形符号
注意，它的三个电极分别为门极G、集电极C、发射极E。
图1-9：IGBT的等效电路图。
上面给出了该器件的等效电路图。实际上，它相当于把MOS管和达林顿晶体管做到了一起。因而同时具备了MOS管、GTR的优点。
二．特点：
这种器件的特点是集MOSFET与GTR的优点于一身。输入阻抗高，速度快，热稳定性好。通态电压低，耐压高，电流大。
它的电流密度比MOSFET大，芯片面积只有MOSFET的40%。但速度比MOSFET略低。
大功率IGBT模块达到1200-1800A/1800-3300V的水平（参考）。速度在中等电压区域（370-600V），可达到150-180KHz。
三．参数与特性：
（1）转移特性
图1-10：IGBT的转移特性
这个特性和MOSFET极其类似，反映了管子的控制能力。
（2）输出特性
图1-11：IGBT的输出特性
它的三个区分别为：
靠近横轴：正向阻断区，管子处于截止状态。
爬坡区：饱和区，随着负载电流Ic变化，UCE基本不变，即所谓饱和状态。
水平段：有源区。
（3）通态电压Von：
图1-12：IGBT通态电压和MOSFET比较
所谓通态电压，是指IGBT进入导通状态的管压降VDS，这个电压随VGS上升而下降。
由上图可以看到，IGBT通态电压在电流比较大时，Von要小于MOSFET。
MOSFET的Von为正温度系数，IGBT小电流为负温度系数，大电流范围内为正温度系数。
（4）开关损耗：
常温下，IGBT和MOSFET的关断损耗差不多。MOSFET开关损耗与温度关系不大，但IGBT每增加100度，损耗增加2倍。
开通损耗IGBT平均比MOSFET略小，而且二者都对温度比较敏感，且呈正温度系数。
两种器件的开关损耗和电流相关，电流越大，损耗越高。
（5）安全工作区与主要参数ICM、UCEM、PCM：
IGBT的安全工作区是由电流ICM、电压UCEM、功耗PCM包围的区域。
图1-13：IGBT的功耗特性
最大集射极间电压UCEM：取决于反向击穿电压的大小。
最大集电极功耗PCM：取决于允许结温。
最大集电极电流ICM：则受元件擎住效应限制。
所谓擎住效应问题：由于IGBT存在一个寄生的晶体管，当IC大到一定程度，寄生晶体管导通，栅极失去控制作用。此时，漏电流增大，造成功耗急剧增加，器件损坏。
安全工作区随着开关速度增加将减小。
（6）栅极偏置电压与电阻
IGBT特性主要受栅极偏置控制，而且受浪涌电压影响。其di/dt明显和栅极偏置电压、电阻Rg相关，电压越高，di/dt越大，电阻越大，di/dt越小。
而且，栅极电压和短路损坏时间关系也很大，栅极偏置电压越高，短路损坏时间越短。
第二部分：开关电源基础
第一节：开关电源的基本控制原理
一．开关电源的控制结构：
一般地，开关电源大致由输入电路、变换器、控制电路、输出电路四个主体组成。
如果细致划分，它包括：输入滤波、输入整流、开关电路、采样、基准电源、比较放大、震荡器、V/F转换、基极驱动、输出整流、输出滤波电路等。
实际的开关电源还要有保护电路、功率因素校正电路、同步整流驱动电路及其它一些辅助电路等。
下面是一个典型的开关电源原理框图，掌握它对我们理解开关电源有重要意义。
图2-1：开关电源的基本结构框图
根据控制类型不同，PM（脉冲调制）电路可能有多种形式。这里是典型的PFM结构。
二．开关电源的构成原理：
（一）输入电路：
线性滤波电路、浪涌电流抑制电路、整流电路。
作用：把输入电网交流电源转化为符合要求的开关电源直流输入电源。
1．线性滤波电路：
抑制谐波和噪声。
2．浪涌滤波电路：
抑制来自电网的浪涌电流。
3．整流电路：
把交流变为直流。
有电容输入型、扼流圈输入型两种，开关电源多数为前者。
（二）．变换电路：
含开关电路、输出隔离（变压器）电路等，是开关电源电源变换的主通道，完成对带有功率的电源波形进行斩波调制和输出。
这一级的开关功率管是其核心器件。
1．开关电路
驱动方式：自激式、他激式。
变换电路：隔离型、非隔离型、谐振型。
功率器件：最常用的有GTR、MOSFET、IGBT。
调制方式：PWM、PFM、混合型三种。PWM最常用。
2．变压器输出
分无抽头、带抽头。半波整流、倍流整流时，无须抽头，全波时必须有抽头。
（三）．控制电路：
向驱动电路提供调制后的矩形脉冲，达到调节输出电压的目的。
基准电路：提供电压基准。如并联型基准LM358、AD589，串联型基准AD581、REF192等。
采样电路：采取输出电压的全部或部分。
比较放大：把采样信号和基准信号比较，产生误差信号，用于控制电源PM电路。
V/F变换：把误差电压信号转换为频率信号。
振荡器：产生高频振荡波。
基极驱动电路：把调制后的振荡信号转换成合适的控制信号，驱动开关管的基极。
（四）．输出电路：
整流、滤波。
把输出电压整流成脉动直流，并平滑成低纹波直流电压。输出整流技术现在又有半波、全波、恒功率、倍流、同步等整流方式。
第二节：各类拓补结构电源分析
一．非隔离型开关变换器
（一）．降压变换器
Buck电路：降压斩波器，入出极性相同。
由于稳态时，电感充放电伏秒积相等，因此：
（Ui-Uo）*ton=Uo*toff，
Ui*ton-Uo*ton=Uo*toff,
Ui*ton=Uo(ton+toff),
Uo/Ui=ton/(ton+toff)= Δ
即，输入输出电压关系为：
Uo/Ui=Δ(占空比)
图2-2：Buck电路拓补结构
在开关管S通时，输入电源通过L平波和C滤波后向负载端提供电流；当S关断后，L通过二极管续流，保持负载电流连续。输出电压因为占空比作用，不会超过输入电源电压。
（二）．升压变换器
Boost电路：升压斩波器，入出极性相同。
利用同样的方法，根据稳态时电感L的充放电伏秒积相等的原理，可以推导出电压关系：
Uo/Ui=1/（1-Δ）
图2-3：Boost电路拓补结构
这个电路的开关管和负载构成并联。在S通时，电流通过L平波，
电源对L充电。当S断时，L向负载及电源放电，输出电压将是输入电压Ui+UL，因而有升压作用。
（
E. 如何通过电源（我用的是高压脉冲电源）参数来判断是否有等离子体产生
如果难以观察到放电发光，此时即使有放电，放电电流也很小。在脉冲放电条件下，位移电流（电容的充放电电流，即使没有放电，该电流也很大）又远大于放电传导电流（电子、离子运动组成）。可以尝试的方法，用宽频高存储数字示波器记录脉冲电压、电流，在增加电压时注意观察、分析电流波形是否有小毛刺起伏。