igbt功率模塊過(guò)電流毀壞的解決對(duì)策

2021-08-19

為了避免igbt模塊出現(xiàn)鎖定效應(yīng)而毀壞，在線路設(shè)計(jì)中應(yīng)確保igbt模塊的最大工作電流應(yīng)不超過(guò)igbt模塊的IDM值，同時(shí)留意可適度提升驅(qū)動(dòng)電阻值RG的方式延長(zhǎng)關(guān)閉時(shí)間，減少igbt模塊的di/dt。驅(qū)動(dòng)電壓的大小也會(huì)干擾igbt模塊的鎖定效應(yīng)，驅(qū)動(dòng)電壓低，承擔(dān)過(guò)電流時(shí)間長(zhǎng)，igbt模塊需要加負(fù)偏壓，igbt模塊廠家通常建議加－5V左右的反偏電壓。在有負(fù)偏壓情形下，驅(qū)動(dòng)正電壓在10~15V間，igbt模塊發(fā)射極的電流可在5~10μs內(nèi)超出額定電流的4~10倍，因此 igbt模塊需要設(shè)有驅(qū)動(dòng)負(fù)偏壓。

鑒于負(fù)載沖擊特性各不相同，且供電的設(shè)備可能出現(xiàn)電源短路故障，因此 在設(shè)計(jì)中采取限流措施對(duì)igbt模塊的電流限制也是需要的，可考慮選用igbt模塊廠家供應(yīng)的驅(qū)動(dòng)厚膜線路。如EXB841、EXB840，M57959AL，57962CL這類產(chǎn)品，它們可對(duì)igbt模塊的集電極電壓完成監(jiān)測(cè)，倘若igbt模塊出現(xiàn)過(guò)電流，內(nèi)部線路關(guān)上驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

這個(gè)方式有時(shí)候也會(huì)無(wú)法保護(hù)igbt模塊，因些廠家建議的短路保護(hù)方式是：先監(jiān)測(cè)通態(tài)壓降VCE，倘若VCE超出設(shè)定值，保護(hù)線路立刻將驅(qū)動(dòng)電壓降為8V，因此igbt模塊由飽和狀態(tài)轉(zhuǎn)到放大區(qū)，通態(tài)電阻值提升，短路電流降低，通過(guò)4μs持續(xù)監(jiān)測(cè)通態(tài)壓降VCE，倘若正常，將驅(qū)動(dòng)電壓恢復(fù)正常，倘若未恢復(fù)，將驅(qū)動(dòng)信號(hào)關(guān)上，使集電極電流減至零，如此可完成短路電流軟關(guān)閉，能夠避色迅速關(guān)斷導(dǎo)致過(guò)大的di/dt毀壞igbt模塊，此外按照最新igbt模塊資料，一些igbt模塊的系列均內(nèi)含過(guò)流限流線路（RTC線路）。

如下圖1所示，當(dāng)出現(xiàn)過(guò)電流，10μs內(nèi)將igbt模塊的驅(qū)動(dòng)電壓減至9V，配合M57160AL厚膜驅(qū)動(dòng)線路能夠迅速軟關(guān)閉保護(hù)igbt模塊。在逆變橋的同臂支路2個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)需要是互鎖的，并且應(yīng)當(dāng)設(shè)定死區(qū)時(shí)間（即共同不導(dǎo)通時(shí)間）。
圖1igbt模塊的RCT線路

以上是傳承電子對(duì)igbt功率模塊過(guò)電流毀壞的解決對(duì)策的介紹，并提供了相應(yīng)的等效線路。依據(jù)上述解析，如啟動(dòng)延時(shí)等效電路圖，在給柵極電容充電的時(shí)期，驅(qū)動(dòng)電阻的值越小，時(shí)間常數(shù)越小，進(jìn)而柵極電壓升高越快，啟動(dòng)延遲的時(shí)間越小。由米勒平臺(tái)時(shí)期等效電路圖得知，驅(qū)動(dòng)電阻越小，相同的柵極平臺(tái)電壓值，平臺(tái)持續(xù)時(shí)間也越小。驅(qū)動(dòng)電阻越小，平臺(tái)電壓隨后，升高到最大柵極電壓的時(shí)間也越小。

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