森未科技告诉你如何做好IGBT的保护

浏览:70 作者: 来源: 时间:2020-03-28 分类:行业新闻

众所周知,IGBT是一种用MOS来控制晶体管的新型电力电子器件,具有电压高、电流大、频率高、导通电阻小等特点,被广泛应用在变频器的逆变电路中。但由于IGBT的耐过流能力与耐过压能力较差,一旦出现意外就会使它损坏。为此,必须对IGBT进行相关保护。今天森未科技就为大家详细说一下关于IGBT的保护问题。

一般我们从过流、过压、过热三方面进行IGBT保护电路设计。IGBT承受过电流的时间仅为几微秒,耐过流量小,因此使用IGBT首要注意的是过流保护。那么该如何根据IGBT驱动要求设计过流保护呢?

IGBT的过流保护可分为两种情况:

(1) 驱动电路中无保护功能;

(2) 驱动电路中设有保护功能。

对于第一种情况,我们可以在主电路中要设置过流检测器件;

针对第二种情况,由于不同型号的混合驱动模块,其输出能力、开关速度与du/dt的承受能力不同,使用时要根据实际情况恰当选用。

对于大功率电压型逆变器新型组合式IGBT过流保护则可以通过封锁驱动信号或者减小栅压来进行保护。

过压保护则可以从以下几个方面进行:

a.尽可能减少电路中的杂散电感。

b.采用吸收回路。吸收回路的作用是;当IGBT关断时,吸收电感中释放的能量,以降低关断过电压。

c.适当增大栅极电阻Rg。

IGBT的过热保护一般是采用散热器(包括普通散热器与热管散热器),并可进行强迫风冷。

传统与新型IGBT保护模式对比

在传统的使用和设计IGBT的过程中,基本上都是采用粗放式的设计模式,所需余量较大,系统庞大,但仍无法抵抗来自外界的干扰和自身系统引起的各种失效问题。那么该如何突破传统的IGBT系统电路保护设计来解决上述问题呢?

传统保护模式:

防护方案防止栅极电荷积累及栅源电压出现尖峰损坏IGBT——可在G极和E极之间设置一些保护元件,电阻RGE的作用,是使栅极积累电荷泄放(其阻值可取5kΩ);

另一个反向串联的稳压二极管V1和V2,是为了防止栅源电压尖峰损坏IGBT。

另外,还有实现控制电路部分与被驱动的IGBT之间的隔离设计,以及设计适合栅极的驱动脉冲电路等。

然而即使这样,在实际使用的工业环境中,以上方案仍然具有比较高的产品失效率——有时甚至会超出5%。

相关的实验数据和研究表明:这和瞬态浪涌、静电及高频电子干扰有着紧密的关系,而稳压管在此的响应时间和耐 电流能力远远不足,从而导致IGBT过热而损坏。

新型保护模式:

将传统的稳压管改为新型的瞬态抑制二极管(TVS)。一般栅极驱动电压约为15V,可以选型SMBJ15CA。该产品可以通过IEC61000-4-5浪涌测试10/700US 6kV。

TVS反应速度极快(达PS级),通流能力远超稳压二极管(可达上千安培),同时,TVS对静电具有非常好的抑制效果。该产品可以通过 IEC61000-4-2接触放电8kV和空气放电15kV的放电测试。

将传统电阻RG变更为正温度系数(PPTC)保险丝。它既具有电阻的效果,又对温度比较敏感。当内部电流增加时,其阻抗也在增加,从而对过流具有非常好的抑制效果。

以上就是森未科技为大家解答的关于IGBT的保护,IGBT作为电力电子重要大功率主流器件之一,IGBT已经广泛应用于家用电器、交通运输、电力工程、可再生能源和智能电网等领域。国内市场需求急剧上升曾使得IGBT市场一度被看好。森未科技也将持续不断的发展壮大。