詳談IGBT模塊在應用中的保護措施
1、集電極與發射極間的過壓保護:
1)直流過壓產生的原因是由于前一級輸入發生異常:解決的辦法是在選取IGBT時,進行降額設計,另外,可在檢測出這一過壓時分斷IGBT的輸入,保證IGBT的安全。
2)浪涌電壓的保護因為電路中分布電感的存在,加之IGBT的開關速度較高,當IGBT關斷時及與之并接的反向恢復二極管逆向恢復時,就會產生很大的浪涌電壓Ldi/dt。如果VCESP超出IGBT的集電極-發射極間耐壓值VCES,就可能損壞IGBT。當遇到這個問題時,可以采取以下方法解決:在選取IGBT時考慮設計裕量;在電路設計時調整IGBT驅動電路的Rg,使di/dt盡可能小;盡量將電解電容靠近IGBT安裝,以減小分布電感;根據情況加裝緩沖保護電路,旁路高頻浪涌電壓。
2、IGBT柵極的保護:
IGBT的柵極-發射極驅動電壓VGE的保證值為±20V,如果超出保證值的電壓,則可能會損壞IGBT,因此,在IGBT的驅動電路中設置柵壓限幅電路。另外,若IGBT的柵極與發射極間開路,由于柵極與集電極和發射極之間寄生電容的存在,使得柵極電位升高,集電極-發射極有電流流過。這時若集電極和發射極間處于高壓狀態時,可能會使IGBT發熱甚至損壞。為防止此類情況發生,應在IGBT的柵極與發射極間并接一只幾十kΩ的電阻,此電阻應盡量靠近柵極與發射極。
1)在需要用手接觸IGBT前,必須接觸時要保證此時人體上所帶的靜電已全部放掉;
2)在焊接作業時,為了防止靜電可能損壞IGBT,焊機一定要可靠地接地。
3、集電極電流過流保護:
1)用電阻或電流互感器檢測過流進行保護:可以用電阻或電流互感器與IGBT串聯,檢測流過IGBT集電極的電流。當有過流情況發生時,控制執行機構斷開IGBT的輸入,達到保護IGBT的目的。
2)由IGBT的VCE(sat)檢測過流進行保護:因VCE(sat)=IcRCE(sat),當Ic增大時,VCE(sat)也隨之增大,若柵極電壓為高電平,而VCE為高,則此時就有過流情況發生,此時與門輸出高電平,將過流信號輸出,控制執行機構斷開IGBT的輸入,保護IGBT。
3)檢測負載電流進行保護:若負載短路或負載電流加大時,也可能使前級的IGBT的集電極電流增大,導致IGBT損壞。由負載處(或IGBT的后一級電路)檢測到異常后,控制執行機構切斷IGBT的輸入。
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