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IGBT常见损坏的解决对策

IGBT常见损坏的解决对策

上海合美电子科技有限公司

 

1、过流损坏

为了避免IGBT发生擎住效应而损坏,电路设计中应保证IGBT的最大工作电流应不超过IGBTIDM值,同时注意可适当加大驱动电阻RG的办法延长关断时间,减小IGBTdi/dt。驱动电压的大小也会影响IGBT的擎住效应,驱动电压低,承受过电流时间长,IGBT必须加负偏压,IGBT生产厂家一般推荐加-5V左右的反偏电压。在有负偏压情况下,驱动正电压在1015V之间,漏极电流可在510μs内超过额定电流的410倍,所以驱动IGBT必须设计负偏压。由于UPS负载冲击特性各不相同,且供电的设备可能发生电源故障短路,所以在UPS设计中采取限流措施进行IGBT的电流限制也是必须的,可考虑采用IGBT厂家提供的驱动厚膜电路。如三菱公司的M57959AL57962CL,它们对IGBT的集电极电压进行检测,如果IGBT发生过电流,内部电路进行关闭驱动。这种办法有时还是不能保护IGBT,根据IR公司的资料,IR公司推荐的短路保护方法是:首先检测通态压降Vce,如果Vce超过设定值,保护电路马上将驱动电压降为8V,于是IGBT由饱和状态转入放大区,通态电阻增大,短路电路减削,经过4us连续检测通态压降Vce,如果正常,将驱动电压恢复正常,如果未恢复,将驱动关闭,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,另外根据最新三菱公司IGBT资料,三菱推出的F系列IGBT的均内含过流限流电路(RTCcircuit),当发生过电流,10us内将IGBT的启动电压减为9V,配合M57160AL驱动厚膜电路可以快速软关断保护IGBT

2、过压损坏

防止过电压损坏方法有: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的二极管,电容必须是高频、损耗小,频率特性好的薄膜电容。这样才能取得好的吸收效果。常见电路有耗能式和回馈式缓冲电路。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用器件的技术手册。

3、桥臂共导损坏

UPS中,逆变桥同臂支路两个驱动必须是互锁的,而且应该设置死区时间(即共同不导通时间)。如果发生共导,IGBT会迅速损坏。在控制电路应该考虑到各种运行状况下的驱动问题控制时序问题。

4、过热损坏  

  可通过降额使用,加大散热器,涂敷导热胶,强制风扇制冷,设置过温度保护等方法来解决过热损坏的问题。此外还要注意安装过程中的静电损坏问题,操作人员、工具必须进行防静电保护。

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