<meter id="pryje"><nav id="pryje"><delect id="pryje"></delect></nav></meter>
          <label id="pryje"></label>

          新聞中心

          EEPW首頁 > 電源與新能源 > 設(shè)計應(yīng)用 > 非傳統(tǒng)IGBT系統(tǒng)電路保護設(shè)計

          非傳統(tǒng)IGBT系統(tǒng)電路保護設(shè)計

          作者: 時間:2013-04-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          IGBT絕緣柵雙極型晶體管是一種典型的雙極MOS復(fù)合型功率器件。它結(jié)合功率MOSFET的工藝技術(shù),將功率MOSFET和功率管GTR集成在同一個芯片中。該器件具有開關(guān)頻率高、輸入阻抗較大、熱穩(wěn)定性好、驅(qū)動電路簡單、低飽和電壓及大電流等特性,被作為功率器件廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電力電子系統(tǒng)等領(lǐng)域(例如:伺服電機的調(diào)速、變頻電源)。為使我們設(shè)計的系統(tǒng)能夠更安全、更可靠的工作,對IGBT的保護顯得尤為重要。

            IGBT失效機理:IGBT由于上述原因發(fā)生短路,將產(chǎn)生很大的瞬態(tài)電流——在關(guān)斷時電流變化率di/dt過大。漏感及引線電感的存在,將導(dǎo)致IGBT過電壓,而在器件內(nèi)部產(chǎn)生擎住效應(yīng),使IGBT鎖定失效。同時,較高的過電壓會使IGBT擊穿。IGBT由于上述原因進入放大區(qū),使管子開關(guān)損耗增大。

            IGBT失效場合:來自系統(tǒng)內(nèi)部,如電力系統(tǒng)分布的雜散電感、電機感應(yīng)電動勢、負(fù)載突變都會引起過電壓和;來自系統(tǒng)外部,如電網(wǎng)波動、電力線感應(yīng)、等。歸根結(jié)底,IGBT失效主要是由和發(fā)射極的過壓/過流和柵極的過壓/過流引起。

            IGBT傳統(tǒng)防失效機理:盡量減少主電路的布線電感量和電容量,以此來減小關(guān)斷過電壓;在和發(fā)射極之間,放置續(xù)流二極管,并接RC電路和RCD電路等;在柵極,根據(jù)電路容量合理選擇串接阻抗,并接穩(wěn)壓二極管防止柵極過電壓。

            IGBT失效防護

            集電極過電壓、防護,以IGBT變頻調(diào)速電源主電路為例(圖1)。

            圖1:傳統(tǒng)保護模式

            在集電極和發(fā)射極之間并接RC濾波電路,可有效地抑制關(guān)斷過電壓和開關(guān)損耗。但在實際應(yīng)用中,由于DC電源前端的突波會使集電極過電壓,并使RC濾 波電路部分的抑制效果生效,IGBT通常都會被擊穿或者短路。另外,在電機起動時,由于起動時的大電流,在主線路中分布的電感亦會造成較大程度的感應(yīng)過電壓,使IGBT損壞。同時,電機勵磁造成的感應(yīng)電動勢,對電路的破壞也相當(dāng)?shù)卮蟆こ處焸兘?jīng)常沒有考慮到這一點。

            針對上述情況, 突波部分可以用防雷電路進行防護(圖2)。瞬雷電子開發(fā)的藍寶寶浪涌抑制器(BPSS),在雷擊方面既具有極大的能力,又具有極低的殘壓。同時,針 對電機部分,參照ISO7637的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),該產(chǎn)品完全可以使用。而使用其他器件則不能同時達到上述兩種情況。具體問題有:壓敏電阻在ISO7637的長 波(P5A)中容易失效,并且不宜長期使用;陶瓷放電管不能直接用于有源電路中,常因續(xù)流問題導(dǎo)致電路短路,并且抑制電壓過高。

            圖2:新型防護模式

            柵極過電壓、過電流防護

            傳統(tǒng)保護模式:防護方案防止柵極電荷積累及柵源電壓出現(xiàn)尖峰損壞IGBT——可在G極和E極之間設(shè)置一些保護元件, 如下圖的電阻RGE的作用,是使柵極積累電荷泄放(其阻值可取5kΩ);兩個反向串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管V1和V2,是為了防止柵源電壓尖峰損壞IGBT。另 外,還有實現(xiàn)控制電路部分與被驅(qū)動的IGBT之間的隔離設(shè)計,以及設(shè)計適合柵極的驅(qū)動脈沖電路等。然而即使這樣,在實際使用的工業(yè)環(huán)境中,以上方案仍然具 有比較高的產(chǎn)品失效率——有時甚至?xí)?%。相關(guān)的實驗數(shù)據(jù)和研究表明:這和瞬態(tài)浪涌、靜電及高頻電子干擾有著緊密的關(guān)系,而穩(wěn)壓管在此的響應(yīng)時間和耐 電流能力遠遠不足,從而導(dǎo)致IGBT過熱而損壞。

            新型保護模式:將傳統(tǒng)的穩(wěn)壓管改為新型的瞬態(tài)抑制二極管(TVS)。一般柵極驅(qū)動電壓約為15V,可以選型SMBJ15CA。該產(chǎn)品可以通過IEC61000-4-5浪涌測試10/700US 6kV。

            TVS反應(yīng)速度極快(達PS級),通流能力遠超穩(wěn)壓二極管(可達上千安培),同時,TVS對靜電具有非常好的抑制效果。該產(chǎn)品可以通過 IEC61000-4-2接觸放電8kV和空氣放電15kV的放電測試。

            將傳統(tǒng)電阻RG變更為正溫度系數(shù)(PPTC)保險絲。它既具有電阻的效果,又對溫度比較敏感。當(dāng)內(nèi)部電流增加時,其阻抗也在增加,從而對過流具有非常好的抑制效果。

            圖3:傳統(tǒng)保護模式和新型保護模式電路對比



          關(guān)鍵詞: 集電極 浪涌 過電流

          評論


          相關(guān)推薦

          技術(shù)專區(qū)

          關(guān)閉
          看屁屁www成人影院,亚洲人妻成人图片,亚洲精品成人午夜在线,日韩在线 欧美成人 (function(){ var bp = document.createElement('script'); var curProtocol = window.location.protocol.split(':')[0]; if (curProtocol === 'https') { bp.src = 'https://zz.bdstatic.com/linksubmit/push.js'; } else { bp.src = 'http://push.zhanzhang.baidu.com/push.js'; } var s = document.getElementsByTagName("script")[0]; s.parentNode.insertBefore(bp, s); })();