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为IGBT设计保护时需要注意的问题

时间:2009-12-02      阅读:2174

      在进行电路设计时,应针对影响IGBT可靠性的因素,有的放矢地采取相应的保护措施。

  1.IGBT栅极的保护

  2.集电极与发射极间的过压保护

  过电压的产生主要有两种情况,一种是施加到IGBT集电极-发射极间的直流电压过高,另一种为集电极-发射极上的浪涌电压过高。

  (1)直流过电压
 
  直流过压产生的原因是由于输入交流电源或IGBT的前一级输入发生异常所致。解决的办法是在选取IGBT时,进行降额设计;另外,可在检测出这一过压时分断IGBT的输入,保证IGBT的安全。

  (2)浪涌电压的保护

  因为电路中分布电感的存在,加之IGBT的开关速度较高,当IGBT关断时及与之并接的反向恢复二极管逆向恢复时,就会产生很大的浪涌电压Ldi/dt,威胁IGBT的安全。

  3.集电极电流过流保护

  对IGBT的过流保护,主要有3种方法。

  (1)用电阻或电流互感器检测过流进行保护

  (2)由IGBT的VCE(sat)检测过流进行保护

  (3)检测负载电流进行保护

  (4)过热保护

  一般情况下流过IGBT的电流较大,开关频率较高,故而器件的损耗也比较大,如果热量不能及时散掉,使得器件的结温Tj超过Tjmax,则IGBT可能损坏。

  IGBT的功耗包括稳态功耗和动态动耗,其动态功耗又包括开通功耗和关断功耗。在进行热设计时,不仅要保证其在正常工作时能够充分散热,而且还要保证其在发生短时过载时,IGBT的结温也不超过Tjmax。

  当然,受设备的体积和重量等的限制以及性价比的考虑,散热系统也不可能无限制地扩大。可在靠近IGBT处加装一温度继电器等,检测IGBT的工作温度。控制执行机构在发生异常时切断IGBT的输入,保护其安全。

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