IGBT功率模塊短路故障耐受能力

2021-03-31

igbt模塊短路故障耐受時長與其跨導或增益及igbt模塊芯片熱容量相關。更高的增益造成igbt模塊內的短路電流更高,所以很明顯增益較低的igbt模塊具備較低的短路故障電平。但是,較高增益同樣會造成較低的通態導通耗損,因此需要作出衡量抉擇。

1、igbt模塊工藝的發展正在促使增多短路電流電平,但降低短路故障耐受時長這一趨向。另外,工藝的進步促使用芯片尺寸更小,

2、縮小了模塊規格,但降低了熱容量,以至耐受時長進一步縮短。

3、還與igbt模塊集電極-發射極電壓有很大關系,因此工業生產驅動趨于更高直流總線電壓電平的并行趨向進一步減少了短路故障耐受時長。過去,這一時間范圍是10μs,但近幾年來的趨向是在往5μs3及某些條件下低至1μs方向發展。

4、不同器件的短路故障耐受時長也有過大的不同,所以對于igbt模塊保護電路而言,一般推薦內建超過額定短路故障耐受時長的額外裕量。

【igbt模塊過電流保護】

不論出自于經濟損失或是安全防護層面的衡量,對過流情況的igbt模塊保護基本都是系統可靠性的根本所在。igbt模塊并不是是1種故障安全元器件,它們若出現故障則將會造成直流總線電容器爆炸,并使整個驅動出現故障。

過電流保護一般通過電流檢測或去飽和狀態檢測來完成,如圖展示了這類技巧。對電流檢測來說,逆變器臂和相位輸出都要如分流電阻等檢測元器件,便于應對直通故障和電機繞組故障。控制器和/或柵極驅動器中的快速執行跳變電路務必及時性斷開igbt模塊,預防超過短路耐受時長。

這個辦法的較大優勢是它需要在每一個逆變器臂上各配置2個檢測元器件,并配備一切相關的信號調理和隔離電路。只需要在正直流總線電路和負直流總線電路上加上分流電阻便可緩解這個情況。

但是,在大多數情況下,驅動架構中要么存有臂分流電阻,要么存有相位分流電阻,方便為電流控制線路服務,并提供電機過電流保護;它們同樣將會用于igbt模塊過電流保護——前提是信號調理的響應時間足夠快,可以在需要的短路耐受時長內保護igbt模塊。
igbt模塊過電流保護技術示例

【推薦閱讀】

IGBT工業生產環境有哪幾個短路故障?

以上就是傳承電子設計師"IGBT功率模塊短路故障耐受能力"介紹,傳承電子是一家以電力電子為專業領域的功率半導體模塊制造商,為眾多的企業公司提供功率半導體模塊的定制、生產和加工,同時還給眾多公司提供來料代工或貼牌加工業務。主要產品為各種封裝形式的絕緣式和非絕緣式功率半導體模塊、各種標準和非標準的功率半導體模塊等。

關注微信公眾號,了解更多資訊