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IGBT管损坏的解决对策

作者:佚名  来源:本站整理  发布时间:2013-01-16 14:32:48  [去论坛]  [去网店]

  (1)过电流损坏
  
  为了避免IGBT管发生锁定效应而损坏,在电路设计中应保证IGBT管的最大工作电流不超过IGBT管的IDM值,同时注意可适当加大驱动电阻RG来延长关断时间,减小IGBT管的di/dt。驱动电压的大小也会影响IGBT管的锁定效应,驱动电压低,承受过电流时间长。IGBT管必须加负偏压,IGBT管生产厂家一般推荐加-5V左右的反偏电压。在有负偏压的情况下,驱动正电压在10~15V之间。IGBT管发射极的电流可在5~10μs内超过额定电流的4~10倍,所以IGBT管必须设有驱动负偏压。

  由于负载冲击特性各不相同,且供电的设备可能发生电源短路故障,所以在设计中采取限流措施进行IGBT管的电流限制也是必需的,可考虑采用IGBT管厂家提供的驱动厚膜电路。如FUJI公司的EXB841、EXB840以及三菱公司的M57959AL、M57962CL,它们对IGBT管的集电极电压进行检测,如果IGBT管发生过电流,则由内部电路关断驱动信号。这种办法有时还是不能保护IGBT管,IR公司推荐的短路保护方法是:首先检测通态压降UCE。如果UCE超过设定值,保护电路马上将驱动电压降为8V,于是IGBT管由饱和状态转入放大区,通态电阻增大,短路电流下降,经过4μs连续检测通态压降UCEO,如果正常,将驱动电压恢复正常;如果未恢复,将驱动信号关断,使集电极电流减为零。这样实现短路电流软关断,可以避免快速关断造成的过大di/dt损坏IGBT管。

  另外,根据三菱公司的最新资料,三菱公司推出的F系列IGBT管均内含限流电路(RTC Circuit),当发生过流时,在10μs内将IGBT管的驱动电压减为9V,配合M57160AL驱动厚膜电路可以快速实现软关断保护IGBT管。

  (2)过电压损坏
  
  防止过电压损坏的方法有:优化主电路的工艺结构,通过缩小大电流回路的路径来减小线路寄生电感;适当增加IGBT管的驱动电阻RG,使开关速度减慢(但开关损耗也增加了);设计缓冲电路,对尖峰电压进行抑制。用于缓冲电路中的二极管必须是快恢复二极管,电容必须是损耗小、频率特性好的高频薄膜电容。这样才能取得好的吸收效果。常见电路有耗能式和回馈式,回馈式又有无源式和有源式两种,详细电路设计可参见所选器件的技术手册。

  IGBT管的UGE的保证值为+20V,若超出保证值,将会导致IGBT管损坏,因而在栅极和发射极之间的电压不能超出保证值。此外,在栅极和发射极之间开路时,若在集电极和发射极间加上电压,随着集电极电位的变化,由于有漏电流(i)流过,栅极电位升高,集电极则有电流流过。如果此时集电极和发射极之间处于高电压状态,可能使芯片发热而损坏。

  在应用中,如果IGBT管的栅极回路处于开路状态,在主回路上加上电压时,也将导致IGBT管损坏。为防止这类情况发生,应在IGBT管的栅极和发射极之间接一只10kΩ左右的电阻。为防止因静电而造成IGBT管损坏,在IGBT管应用中应注意以下几点:

  ①在使用模块时,手持IGBT管组件时,请勿触摸驱动端子部分。

  ②在用导电材料连接驱动端子的模块时,在配线未布好之前,不要先接上模块。

  ③尽量在底板接地良好的情况下操作。

  ④当必须触摸IGBT管的驱动端子时,要先将人体或衣服上的静电用大电阻(1MΩ左右)接地进行放电,然后再触摸。

  ⑤在焊接作业时,电烙铁容易产生感应电压。为了防止感应电压的产生,应使电烙铁处于良好的接地状态。

  (3)过热损坏
  
  可通过降额使用,加大散热器,涂敷导热胶,强制风扇冷却,设置过温度保护等方法来解决过热损坏的问题。


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