igbt维护电路原理

2017-11-12 23:18分类：电子技术阅读：

igbt维护电路原理
过流维护
过流维护用PTC热敏电阻通过其阻值骤变绑缚悉数线路中的耗费来削减剩下电流值。可代替传统的稳妥丝，广泛用于马达、变压器、开关电源、电子线路等的过流过热维护，传统的稳妥丝在线路熔断后无法自行康复，而过流维护用PTC热敏电阻在缺点撤消后即可康复到预维护状况，当再次呈现缺点时又能够完结其过流过热维护功用。
对IGBT的过流查看维护分两种状况：
主电路和操控电路之间，用来对操控电路的信号进行拓宽的基地电路(即拓宽操控电路的信号使其能够驱动功率晶体管)，称为驱动电路。安规疑问，驱动电路副边与主电路有耦合联络，而驱动原边是与操控电路连在一起，主电路是一次电路，操控电流是ELV电路，一次电路和ELV电路时刻要做根柢绝缘，完结绝缘恳求通常就采纳变压器光耦等阻隔办法。

图1
(1)驱动电路中无维护功用。这时在主电路中要设置过流查看器材。关于小容质变频器，通常是把电阻R直接串接在主电路中，如图1(a)所示，通过电阻两头的电压来反映电流的巨细；关于大中容质变频器，因电流大，需用电流互感器TA(如霍尔传感器等)。电流互感器所接方位：一是像串电阻那样串接在主回路中，如图1(a)中的虚线所示；二是串接在每个IGBT上，如图1(b)所示。前者只用一个电流互感器查看流过IGBT的总电流，经济简略，但查看精度较差；后者直接反映每个IGBT的电流，丈量精度高，但需6个电流互感器。过电流查看出来的电流信号，经光耦管向操控电路输出封闭信号，然后关断IGBT 的触发，完结过流维护。
(2)驱动电路中设有维护功用。如日本英达公司的HR065、富士电机的EXB840～844、三菱公司的M57962L等，是集驱动与维护功用于一体的集成电路(称为混合驱动模块)，其电流查看是运用在某一正向栅压Uge下，正导游通管压降Uce(ON)与集电极电流Ie成正比的特性，通过查看 Uce(ON)的巨细来区别Ie的巨细，商品的牢靠性高。纷歧样类型的混合驱动模块，其输出才华、开关速度与du/dt的承受才华纷歧样，运用时要依据实习状况恰中选用。
因为混合驱动模块自身的过流维护临界电压动作值是固定的(通常为7～10V)，因而存在着一个与IGBT协作的疑问。通常选用的办法是调整串联在 IGBT集电极与驱动模块之间的二极管V的个数，如图2(a)所示，使这些二极管的通态压降之和等于或略大于驱动模块过流维护动作电压与IGBT的通态丰满压降Uce(ON)之差。

图2
上述用改动二极管的个数来调整过流维护动作点的办法，尽管简略有用，但精度不高。这是因为每个二极管的通态压降为固定值，使得驱动模块与IGBT集电极c之间的电压不能接连可调。在实习作业中，改善办法有两种：
(1)改动二极管的类型与个数相联络。例如，IGBT的通态丰满压降为2.65V，驱动模块过流维护临界动作电压值为7.84V时，那么悉数二极管上的通态压降之和应为7.84-2.65=5.19V，此刻选用7个硅二极管与1个锗二极管串联，其通态压降之和为 0.7×7+0.3×1=5.20V(硅管视为0.7V，锗管视为0.3V)，则能较好地完联络作(2)二极管与电阻相联络。因为二极管通态压降的区别性，上述改善办法很难准确设定IGBT过流维护的临界动作电压值假定用电阻代替1～2个二极管，如图2(b)，则可做到准确协作。

图3
别的，因为同一桥臂上的两个IGBT的操控信号堆叠或开关器材自身延时过长等要素，使上下两个IGBT直通，桥臂短路，此刻电流的上升率和浪涌冲击电流都很大，很简略损坏IGBT 为此，还能够设置桥臂互锁维护，如图3所示。图顶用两个与门对同一桥臂上的两个IGBT的驱动信号进行互锁，使每个IGBT的作业状况都互为另一个 IGBT驱动信号可否通过的制约条件，只需在一个IGBT被供认关断后，另一个IGBT才华导通，这么严厉避免了臂桥短路致使过流状况的呈现。
过压维护
IGBT在由导通状况关断时，电流Ic俄然变小，因为电路中的杂散电感与负载电感的效果，将在IGBT的c、e两头发作很高的浪涌尖峰电压uce=L dic/dt，加之IGBT的耐过压才华较差，这么就会使IGBT击穿，因而，其过压维护也对错常首要的。过压维护能够从以下几个方面进行：
(1)尽或许削减电路中的杂散电感。作为模块计划制作者来说，要优化模块内部结构(如选用分层电路、减小有用回路面积等)，削减寄生电感，作为运用者来说，要优化主电路结构(选用分层布线、尽量缩短联接线等)，削减杂散电感。别的，在悉数线路上多加一些低阻低感的退耦电容，进一步削减线路电感。悉数这些，关于直接削减IGBT的关断过电压均有较好的效果。

图4
(2)选用吸回收路。吸回收路的效果是：当IGBT关断时，吸收电感中开释的能量，以下降关断过电压。常用的吸回收路有两种，如图4所示。其间(a)图为充放电吸回收路，(b)图为钳位式吸回收路。关于电路中元件的选用，在实习作业中，电容c选用高频低感圈绕聚乙烯或聚丙烯电容，也可选用陶瓷电容，容量为2 F分配。电容量选得大一些，对浪涌尖峰电压的按捺好一些，但过大会遭到放电时刻的绑缚。电阻R选用氧化膜无感电阻，其阻值的断定要满意放电时刻显着小于主电路开关周期的恳求，可按R≤T/6C核算，T为主电路的开关周期。二极管V应选用正向过渡电压低、逆向康复时刻短的软特性缓冲二极管。
(3)恰当增大栅极电阻Rg。实习证实，Rg增大，使IGBT的开关速度减慢，能显着削减开关过电压尖峰，但相应的添加了开关损耗，使IGBT发热增多，要协作进行过热维护。Rg阻值的挑选准则是：在开关损耗不太大的状况下，尽或许选用较大的电阻，实习作业中按Rg=3000/Ic 挑选。

图5
除了上述削减c、e之间的过电压以外，为避免栅极电荷堆集、栅源电压呈现尖峰损坏IGBT，可在g、e之间设置一些维护元件，电路如图5所示。电阻R的效果是使栅极堆集电荷泄放，其阻值可取4.7kΩ；两个反向串联的稳压二极管V1、V2。是为了避免栅源电压尖峰损坏IGBT。
过热维护
IGBT的损耗功率首要包含开关损耗和导通损耗，前者随开关频率的增高而增大，占悉数损耗的首要有些；后者是IGBT操控的均匀电流与电源电压的乘积。因为 IGBT是大功率半导体器材，损耗功率使其发热较多(分外是Rg挑选偏大时)，加之IGBT的结温不能逾越125℃，不宜长时刻作业在较高温度下，因而要采纳恰当的散热办法进行过热维护。
散热通常是选用散热器(包含通常散热器与热管散热器)，并可进行逼迫风冷。散热器的结构计划应满意：
Tj=P△(Rjc+Rcs+Rsa)《Tjm 式中Tj-IGBT的作业结温
P△-损耗功率
Rjc-结-壳热阻
Rcs-壳-散热器热阻
Rsa-散热器-环境热阻
Tjm-IGBT的最高结温
在实习作业中，咱们选用通常散热器与逼迫风冷相联络的办法，并在散热器上设备温度开关。当温度抵达75℃～80℃时，通过SG3525的封闭信号间断PMW 发送操控信号，然后使驱动器封闭IGBT的开关输出，并予以关断维护。