當前位置: 福彩3d字谜 » 功率二極管專題

如何設計過流、過壓、過熱IGBT?;さ緶?/h1>
分類:功率二極管專題 發布:2017年06月19日 22:37 瀏覽:890次 Tag:

福彩3d字谜 www.ixlzt.com       IGBT(絕緣柵雙極性晶體管)是一種用MOS來控制晶體管的新型電力電子器件,具有電壓高、電流大、頻率高、導通電阻小等特點,因而廣泛應用在變頻器的逆變電路中。但由于IGBT的耐過流能力與耐過壓能力較差,一旦出現意外就會使它損壞。為此,必須但對IGBT進行相關?;?。

  過流?;?/STRONG>

  生產廠家對IGBT提供的安全工作區有嚴格的限制條件,且IGBT承受過電流的時間僅為幾微秒(SCR、GTR等器件承受過流時間為幾十微秒),耐過流量小,因此使用IGBT首要注意的是過流?;?。產生過流的原因大致有:晶體管或二極管損壞、控制與驅動電路故障或干擾等引起誤動、輸出線接錯或絕緣損壞等形成短路、輸出端對地短路與電機絕緣損壞、逆變橋的橋臂短路等。

  對IGBT的過流檢測?;し至街智榭觶?/P>

  (1) 驅動電路中無?;すδ?。這時在主電路中要設置過流檢測器件。對于小容量變頻器,一般是把電阻R直接串接在主電路中,如圖1(a)所示,通過電阻兩端的電壓來反映電流的大小;對于大中容量變頻器,因電流大,需用電流互感器TA(如霍爾傳感器等)。電流互感器所接位置:一是像串電阻那樣串接在主回路中,如圖1(a)中的虛線所示;二是串接在每個IGBT上,如圖1(b)所示。前者只用一個電流互感器檢測流過IGBT的總電流,經濟簡單,但檢測精度較差;后者直接反映每個IGBT的電流,測量精度高,但需6個電流互感器。過電流檢測出來的電流信號,經光耦管向控制電路輸出封鎖信號,從而關斷IGBT的觸發,實現過流?;?。

  

  圖1 :IGBT的過流檢測

  (2) 驅動電路中設有?;すδ?。如日本英達公司的HR065、富士電機的EXB840~844、三菱公司的M57962L等,是集驅動與?;すδ苡諞惶宓募傻緶?稱為混合驅動???,其電流檢測是利用在某一正向柵壓 Uge下,正向導通管壓降Uce(ON)與集電極電流Ie成正比的特性,通過檢測Uce(ON)的大小來判斷Ie的大小,產品的可靠性高。不同型號的混合驅動???,其輸出能力、開關速度與du/dt的承受能力不同,使用時要根據實際情況恰當選用。

  由于混合驅動??楸舊淼墓鞅;ち俳緄繆茍髦凳槍潭ǖ?一般為7~10V),因而存在著一個與IGBT配合的問題。通常采用的方法是調整串聯在 IGBT集電極與驅動??櫓淶畝躒的個數,如圖2(a)所示,使這些二極管的通態壓降之和等于或略大于驅動??楣鞅;ざ韉繆褂隝GBT的通態飽和壓降Uce(ON)之差。

  

  圖2: 混合驅動??橛隝GBT過流?;さ吶浜?/P>

  上述用改變二極管的個數來調整過流?;ざ韉愕姆椒?,雖然簡單實用,但精度不高。這是因為每個二極管的通態壓降為固定值,使得驅動??橛隝GBT集電極c之間的電壓不能連續可調。在實際工作中,改進方法有兩種:

  (1)改變二極管的型號與個數相結合。例如,IGBT的通態飽和壓降為2.65V,驅動??楣鞅;ち俳綞韉繆怪滴?7.84V時,那么整個二極管上的通態壓降之和應為7.84-2.65=5.19V,此時選用7個硅二極管與1個鍺二極管串聯,其通態壓降之和為 0.7×7+0.3×1=5.20V(硅管視為0.7V,鍺管視為0.3V),則能較好地實現配合(2)二極管與電阻相結合。由于二極管通態壓降的差異性,上述改進方法很難精確設定IGBT過流?;さ牧俳綞韉繆怪?如果用電阻取代1~2個二極管,如圖2(b),則可做到精確配合。

  另外,由于同一橋臂上的兩個IGBT的控制信號重疊或開關器件本身延時過長等原因,使上下兩個IGBT直通,橋臂短路,此時電流的上升率和浪涌沖擊電流都很大,極易損壞IGBT 為此,還可以設置橋臂互鎖?;?,如圖3所示。圖中用兩個與門對同一橋臂上的兩個IGBT的驅動信號進行互鎖,使每個IGBT的工作狀態都互為另一個 IGBT驅動信號可否通過的制約條件,只有在一個IGBT被確認關斷后,另一個IGBT才能導通,這樣嚴格防止了臂橋短路引起過流情況的出現。

  

  圖3: IGBT橋臂直通短路?;?/P>

  過壓?;?/STRONG>

  IGBT在由導通狀態關斷時,電流Ic突然變小,由于電路中的雜散電感與負載電感的作用,將在IGBT的c、e兩端產生很高的浪涌尖峰電壓uce=L dic/dt,加之IGBT的耐過壓能力較差,這樣就會使IGBT擊穿,因此,其過壓?;ひ彩鞘種匾?。過壓?;た梢源右韻錄父齜矯娼校?/P>

  (1) 盡可能減少電路中的雜散電感。作為??檣杓浦圃煺呃此?,要優化??檳誆拷峁?如采用分層電路、縮小有效回路面積等),減少寄生電感;作為使用者來說,要優化主電路結構(采用分層布線、盡量縮短聯接線等),減少雜散電感。另外,在整個線路上多加一些低阻低感的退耦電容,進一步減少線路電感。所有這些,對于直接減少IGBT的關斷過電壓均有較好的效果。

  (2) 采用吸收回路。吸收回路的作用是;當IGBT關斷時,吸收電感中釋放的能量,以降低關斷過電壓。常用的吸收回路有兩種,如圖4所示。其中(a)圖為充放電吸收回路,(b)圖為鉗位式吸收回路。對于電路中元件的選用,在實際工作中,電容c選用高頻低感圈繞聚乙烯或聚丙烯電容,也可選用陶瓷電容,容量為2 F左右。電容量選得大一些,對浪涌尖峰電壓的抑制好一些,但過大會受到放電時間的限制。電阻R選用氧化膜無感電阻,其阻值的確定要滿足放電時間明顯小于主電路開關周期的要求,可按R≤T/6C計算,T為主電路的開關周期。二極管V應選用正向過渡電壓低、逆向恢復時間短的軟特性緩沖二極管。

  (3) 適當增大柵極電阻Rg。實踐證明,Rg增大,使IGBT的開關速度減慢,能明顯減少開關過電壓尖峰,但相應的增加了開關損耗,使IGBT發熱增多,要配合進行過熱?;?。Rg阻值的選擇原則是:在開關損耗不太大的情況下,盡可能選用較大的電阻,實際工作中按Rg=3000/Ic 選取。

  

  圖4:吸收回路

  除了上述減少c、e之間的過電壓之外,為防止柵極電荷積累、柵源電壓出現尖峰損壞 IGBT,可在g、e之間設置一些?;ぴ?,電路如圖5所示。電阻R的作用是使柵極積累電荷泄放,其阻值可取4.7kΩ;兩個反向串聯的穩壓二極管V1、 V2。是為了防止柵源電壓尖峰損壞IGBT。

  

  圖5: 防柵極電荷積累與柵源電壓尖峰的?;?/P>

  過熱?;?/P>

  IGBT 的損耗功率主要包括開關損耗和導通損耗,前者隨開關頻率的增高而增大,占整個損耗的主要部分;后者是IGBT控制的平均電流與電源電壓的乘積。由于IGBT是大功率半導體器件,損耗功率使其發熱較多(尤其是Rg選擇偏大時),加之IGBT的結溫不能超過125℃,不宜長期工作在較高溫度下,因此要采取恰當的散熱措施進行過熱?;?。

  散熱一般是采用散熱器(包括普通散熱器與熱管散熱器),并可進行強迫風冷。散熱器的結構設計應滿足:Tj=P△(Rjc+Rcs+Rsa)《Tjm  式中Tj-IGBT的

  工作結溫

  P△-損耗功率

  Rjc-結-殼熱阻vkZ電子資料網

  Rcs-殼-散熱器熱阻

  Rsa-散熱器-環境熱阻

  Tjm-IGBT的最高結溫

  在實際工作中,我們采用普通散熱器與強迫風冷相結合的措施,并在散熱器上安裝溫度開關。當溫度達到75℃~80℃時,通過 SG3525的關閉信號停止PMW 發送控制信號,從而使驅動器封鎖IGBT的開關輸出,并予以關斷?;?。

free spyware for phones click phone tracking app for android
 
資訊欄目
最新資訊
資訊排行

  • 電話咨詢

  • 0512-82613006