如何依靠輸出邏輯提升IGBT的可靠性

隨著現(xiàn)代電科技設(shè)備的日趨復(fù)雜，原有的電源已經(jīng)無(wú)法再滿足人們的需要。大功率特種電源便應(yīng)運(yùn)而生，而其中較為重要的，就是IGBT技術(shù)。如果想要全面穩(wěn)妥的提高IGBT的可靠性，就需要從多個(gè)方面來(lái)入手。本文就將從輸出邏輯可靠性這一層面來(lái)為大家講解如何提高IGBT的可靠性。

關(guān)于輸出邏輯方面的可靠性提高，主要包括存儲(chǔ)器邏輯錯(cuò)誤方面的一些建議和驅(qū)動(dòng)板安裝位置的建議。在研發(fā)大功率IGBT驅(qū)動(dòng)器的過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)器本身的狀態(tài)鎖存器有時(shí)會(huì)發(fā)生邏輯記憶錯(cuò)誤。導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)器輸出的邏輯錯(cuò)誤。經(jīng)過(guò)對(duì)電路的優(yōu)化，在試驗(yàn)中就沒(méi)有再遇到過(guò)類似的問(wèn)題。但這只能說(shuō)明系統(tǒng)的抗擾閾值提高了。這個(gè)故障出現(xiàn)的可能性恐怕不能從根本上被避免。

因此人們很容易聯(lián)想到單片機(jī)系統(tǒng)不可避免的程序跑飛和死機(jī)等問(wèn)題。不管系統(tǒng)設(shè)計(jì)多么好，也不能絕對(duì)避免這些現(xiàn)象。只是概率很低而已。對(duì)于高端的大功率IGBT驅(qū)動(dòng)器，使用脈沖變壓器進(jìn)行隔離的模式似乎是當(dāng)前普遍采用的方式。而這種形式必須要在輸出端一側(cè)使用邏輯鎖存器來(lái)記錄當(dāng)前的邏輯狀態(tài)。當(dāng)接收到隔離變壓器發(fā)來(lái)的脈沖信號(hào)后再進(jìn)行邏輯翻轉(zhuǎn)。一旦這個(gè)和IGBT共地的電路系統(tǒng)突然出現(xiàn)類似于單片機(jī)系統(tǒng)的邏輯錯(cuò)誤，導(dǎo)致IGBT的失效。那么在事后的故障分析中，估計(jì)也很難發(fā)現(xiàn)是驅(qū)動(dòng)器的原因。

當(dāng)然把這種現(xiàn)象與單片機(jī)系統(tǒng)相比，也不完全合理。首先，有利的一面是邏輯系統(tǒng)畢竟比單片機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)單很多。因此被擾動(dòng)的概率要相對(duì)低一些。尤其這個(gè)系統(tǒng)其實(shí)并不會(huì)因?yàn)樗矐B(tài)的邏輯錯(cuò)誤導(dǎo)致嚴(yán)重故障。因此只要保證邏輯記憶這一個(gè)環(huán)節(jié)不出問(wèn)題即可。但是不利的一面是，它和能量巨大且工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)的IGBT有直接的電氣連接。而且在開(kāi)關(guān)過(guò)程導(dǎo)致的電位變化過(guò)程中，會(huì)有很強(qiáng)的瞬間電流為這個(gè)電路補(bǔ)充電荷以達(dá)到新的電位。這是很強(qiáng)的干擾。相比之下，在處理數(shù)模混編電路的時(shí)候。連數(shù)字地和模擬地都要分開(kāi)，以防止干擾。就顯得是很奢侈的做法了。

所以提醒設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路的朋友要注意電磁兼容問(wèn)題。尤其是邏輯狀態(tài)鎖存器的可靠性。而對(duì)于直接應(yīng)用成品驅(qū)動(dòng)器的朋友，有如下幾點(diǎn)建議：

首先盡量避免驅(qū)動(dòng)器與IGBT的直接連接。一般人們習(xí)慣于驅(qū)動(dòng)器輸出串接門(mén)極電阻到IGBT的門(mén)極(MOSFET的柵極)而輸出端的地直接與IGBT射極(MOSFET的源極)相連。最好的方法是將門(mén)極電阻分成兩個(gè)串聯(lián)的電阻，一個(gè)串接在門(mén)極與輸出端，一個(gè)串接在射極與輸出端地。(對(duì)于上升下降沿分別對(duì)應(yīng)一個(gè)門(mén)極電阻的情況。也可以分出一個(gè)公共的電阻串接在射極與輸出地之間。)

另外一個(gè)方面，建議驅(qū)動(dòng)器輸出側(cè)電路板平面的安裝位置盡量與距離最近的大電流走線方向保持垂直(也就是與電路板上的線路垂直)，這樣可以盡量避免電磁耦合。

本文用了較長(zhǎng)的篇幅來(lái)探討輸出邏輯，為讀者分析了如何通過(guò)對(duì)輸出邏輯進(jìn)行優(yōu)化與改造，達(dá)到提升IGBT可靠性的目的。當(dāng)然，對(duì)IGBT性能的提升不僅僅依靠這一點(diǎn)便能實(shí)現(xiàn)，更多的是需要多屬性的配合，小編在之后的文章中將為大家?guī)?lái)更多的相關(guān)內(nèi)容。