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IGBT模塊驅(qū)動(dòng)保護(hù)要點(diǎn)
IGBT模塊的應(yīng)用電路有半橋電路逆變、全橋電路逆變、三相逆變、斬波應(yīng)用等。IGBT模塊已被廣泛應(yīng)用于UPS、感應(yīng)加熱電源、逆變焊機(jī)電源和電機(jī)變頻調(diào)速等電源領(lǐng)域。
1、IGBT柵極驅(qū)動(dòng)電壓Uge
理論上Uge≥Uge(th),即柵極驅(qū)動(dòng)電壓大于閾值電壓時(shí)IGBT即可開(kāi)通,一般情況下閾值電壓Uge(th)=5~6V。為了使IGBT開(kāi)通時(shí)完全飽和,并使通態(tài)損耗*小,又具有限制短路電流能力,柵極驅(qū)動(dòng)電壓Uge需要選擇一個(gè)合適的值。當(dāng)柵極驅(qū)動(dòng)電壓Uge增加時(shí),通態(tài)壓降減小,通態(tài)損耗減小,但I(xiàn)GBT承受短路電流能力減??;當(dāng)Uge太大時(shí),可能引起柵極電壓振蕩,損壞柵極。當(dāng)柵極驅(qū)動(dòng)電壓Uge減小時(shí),通態(tài)壓降增加,通態(tài)損耗增加,但I(xiàn)GBT承受短路電流能力提高。為獲得通態(tài)損耗*小,同時(shí)IGBT又具有較好的承受短路電流能力,通常選取柵極驅(qū)動(dòng)電壓Uge≥D*Uge(th),系數(shù)D=1.5、2、2.5、3。當(dāng)閾值電壓Uge(th)為6V時(shí),柵極驅(qū)動(dòng)電壓Uge則分別為9V、12V、15V、18V;柵極驅(qū)動(dòng)電壓Uge折中取12V~15V為宜,12V*佳。IGBT關(guān)斷時(shí),柵極加負(fù)偏壓,提高抗干撓能力,提高承受dv/dt能力,柵極負(fù)偏壓一般為-10V。
2、IGBT柵極電阻Rg
選擇適當(dāng)?shù)臇艠O串聯(lián)電阻Rg對(duì)IGBT驅(qū)動(dòng)相當(dāng)重要。 當(dāng)Rg增大時(shí),可抑制柵極脈沖前后沿陡度和防止振蕩,減小開(kāi)關(guān)di/dt,限制IGBT集電極尖峰電壓;但Rg增大時(shí),IGBT開(kāi)關(guān)時(shí)間延長(zhǎng),開(kāi)關(guān)損耗加大。當(dāng)Rg減小時(shí),減小IGBT開(kāi)關(guān)時(shí)間,減小開(kāi)關(guān)損耗;但Rg太小時(shí),可導(dǎo)致ge之間振蕩,IGBT集電極di/dt增加,引起IGBT集電極尖峰電壓,使IGBT損壞。因此,應(yīng)根據(jù)IGBT電流容量和電壓額定值以及開(kāi)關(guān)頻率選取Rg值,如10Ω、15Ω、27Ω等,并建議ge之間并聯(lián)一數(shù)值為10KΩ左右的Rge,以防止柵極損壞。
3、IGBT過(guò)電壓過(guò)電流保護(hù)
過(guò)電壓過(guò)電流是造成IGBT損壞的兩大主要因素,應(yīng)加以有效的保護(hù)。對(duì)于過(guò)電流,如果采用電流傳感器保護(hù),首先應(yīng)考慮電流傳感器的響應(yīng)時(shí)間,建議過(guò)電流保護(hù)點(diǎn)設(shè)定為模塊額定電流的1.5~2倍為宜;如 GA100TS120K的模塊電流額度值為100A,電流傳感器設(shè)定為150A~200A;如GA200TD120K的模塊電流額度值為200A,電流傳感器設(shè)定為300A~400A。如果采用通態(tài)電壓Vce(on)來(lái)保護(hù),建議Vce(on)設(shè)定為5~6V,這時(shí)模塊的峰值電流約為額度值的2~2.5倍。
對(duì)于過(guò)電壓,通常采用RCD吸收過(guò)電壓尖峰,*好是采用無(wú)感電阻和無(wú)感電容。同時(shí),必須盡量減少或者消除布線時(shí)的雜散電感,可以通過(guò)減小整個(gè)電路有效回路面積來(lái)減小雜散電感。另外,還可以通過(guò)適當(dāng)增加?xùn)艠O串聯(lián)電阻Rg來(lái)抑制過(guò)電壓尖峰。
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