IGBT中錯誤解決方法，三大案例破局

　　IGBT經(jīng)常被應用在各類(lèi)大功率電源當中，其好壞關(guān)系到電路的性能。本文將為大家介紹在IGBT中應用會(huì )遇見(jiàn)的一些問(wèn)題，以及解決方法。

　　選用有效的過(guò)流保護驅動(dòng)電路

　　在IGBT的應用中，關(guān)鍵是過(guò)流保護。IGBT能承受的過(guò)流時(shí)間僅為幾微秒，這與scr、gtr（幾十微秒）等器件相比要小得多，因而對過(guò)流保護的要求就更高了。IGBT的過(guò)電流保護可分為兩種類(lèi)型，一種是低倍數（1.2~1.5倍）的過(guò)載電流保護；

　　另一種是高倍數（8~10倍）的短路電流保護。對于過(guò)載保護可采用瞬時(shí)封鎖門(mén)極脈沖的方法來(lái)實(shí)現保護。對于短路電流保護，加瞬時(shí)封鎖門(mén)極脈沖會(huì )因短路電流下降的di/dt太大，極易在回路雜散電感上感應出很高的集電極電壓過(guò)沖擊穿IGBT，使保護失效。

　　因此對IGBT而言，可靠的短路電流保護應具備下列特點(diǎn)：

　?。?）首先應軟降柵壓，以限制短路電流峰值，延長(cháng)允許短路時(shí)間，為保護動(dòng)作贏(yíng)得時(shí)間；

　?。?）保護切斷短路電流應實(shí)施軟關(guān)斷

　　IGBT驅動(dòng)器exb841、m57962和hl402b均能滿(mǎn)足以上要求。但這些驅動(dòng)器不能徹底封鎖脈沖，如不采取措施在故障不消失情況下會(huì )造成每周期軟關(guān)斷保護一次的情況，這樣產(chǎn)生的熱積累仍會(huì )造成IGBT的損壞。為此可利用驅動(dòng)器的故障檢測輸出端通過(guò)光電耦合器來(lái)徹底封鎖門(mén)極脈沖，或將工作頻率降低至1hz以下，在故障消失時(shí)自動(dòng)恢復至正常工作頻率。

　　如圖1所示，IGBT的驅動(dòng)模塊m57962l上自帶保護功能，檢測電路檢測到檢測輸入端1腳為15v高電平時(shí)，判定為電流故障，立即啟動(dòng)門(mén)關(guān)斷電路，將輸出端5腳置低電平，使IGBT截止，同時(shí)輸出誤差信號使故障輸出端8腳為低電平，以驅動(dòng)外接保護電路工作，延時(shí)8~10μs封鎖驅動(dòng)信號，這樣能很好地實(shí)現過(guò)流保護。經(jīng)1~2ms延時(shí)后，如果檢測出輸入端為高電平，則m57962l復位至初始狀態(tài)。

　　圖1

　　采用無(wú)感線(xiàn)路

　　由前面的分析可知，相對于同樣的di/dt，如果減小雜散電感lб的數值，同樣可以緩減關(guān)斷過(guò)程的dvce/dt。對于功率較大的IGBT裝置，線(xiàn)路寄生電感較大，可用兩條寬而薄的母排，中間夾一層絕緣材料，相互緊疊在一起，構成低感母線(xiàn)，也有專(zhuān)門(mén)的生產(chǎn)廠(chǎng)家為裝置配套制作無(wú)感母線(xiàn)。無(wú)感母線(xiàn)降低電壓過(guò)沖的意義不僅為了避免過(guò)流或短路，還在于減輕吸收電路的負擔，簡(jiǎn)化吸收電路結構，減少吸收電阻功耗，減少逆變器的體積。這也是很令人關(guān)注的問(wèn)題。

　　積極散熱

　　IGBT在開(kāi)通過(guò)程中，大部分時(shí)間是作為MOSFET來(lái)運行的，只是在集射電壓vce下降過(guò)程后期，pnp晶體管由放大區至飽和區，增加了一段延緩時(shí)間，使vce波形被分為兩段。IGBT在關(guān)斷過(guò)程中，MOSFET關(guān)斷后，pnp晶體管中的存儲電荷難以迅速消除，使集電極電流波形變?yōu)閮啥?，造成集電極電流較大的拖尾時(shí)間。顯然，開(kāi)通關(guān)斷時(shí)間的延遲會(huì )增加開(kāi)關(guān)損耗，并且，每開(kāi)通關(guān)斷一次損耗就會(huì )累加，如果開(kāi)關(guān)頻率很高，損耗就會(huì )很大，除了降低逆變器的效率以外，損耗造成的最直接的影響就是溫度升高，這不僅會(huì )加重IGBT發(fā)生擎住效應的危險，而且，會(huì )延長(cháng)集電極電流的下降時(shí)間和集射電壓的上升時(shí)間，引起關(guān)斷損耗的增加。顯然，這是一個(gè)惡性循環(huán)，因此，為IGBT提供良好的散熱條件是有效利用器件，減少損耗的主要措施。除了正確安裝散熱器外，安裝風(fēng)扇以增強空氣流通，可以有效的提高散熱效率。