開關(guān)損耗

一個(gè)理想的 igbt 驅(qū)動(dòng)器應(yīng)具有以下基本性能: (1)動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng) ,能為 igbt 柵極提供具有陡峭前后沿的驅(qū)動(dòng)脈沖。當(dāng) igbt 在硬開關(guān)方式下工作時(shí) ,會(huì)在開通及關(guān)斷過(guò)程中產(chǎn)生較大的開關(guān)損耗。這個(gè)過(guò)程越長(zhǎng) ,開關(guān)損耗越大。器件工作頻率較高時(shí) ,開關(guān)損耗甚至?xí)蟠蟪^(guò) igbt 通態(tài)損耗 ,造成管芯溫升較高。 這種情況會(huì)大大限制 igbt 的開關(guān)頻率和輸出能力 ,同時(shí)對(duì) igbt的安全工作構(gòu)成很大威脅。 igbt的開關(guān)速度與其柵極控制信號(hào)的變化速度密切相關(guān)。igbt 的柵源特性呈非線性電容性質(zhì) ,因此 ,驅(qū)動(dòng)器須具有足夠的瞬時(shí)電流吞吐能力 ,才能使 igbt 柵源電壓建立或消失得足夠快 ,從而使開關(guān)損耗降至較低的水平。 另一方面 ,驅(qū)動(dòng)器內(nèi)阻也不能過(guò)小 ,以免驅(qū)動(dòng)回路的雜散電感與柵極電容形成欠阻尼振蕩。同時(shí) ,過(guò)短的開關(guān)時(shí)間也會(huì)造成主回路過(guò)高的電流尖峰 ,這既對(duì)主回路安全不利 ,也容易在控制電路中造成干擾。 ( 2) 能向 igbt提供適當(dāng)?shù)恼驏艍?。 igbt導(dǎo)通后的管壓降與所加?xùn)旁措妷河嘘P(guān) ,在漏源電流一定的情況下 , u 越高 , u 就越低 ,gs ds器件的導(dǎo)通損耗就越小 ,這有利于充分發(fā)揮管子的工作能力。但是 并非越高越好 一般, ugs ,不允許超過(guò) 原因是一旦發(fā)生過(guò)流或短路20v , ,柵壓越高 則電流幅值越高 損壞的可能, ,igbt性就越大。通常 ,綜合考慮取 +15v 為宜。 (3) 能向 igbt 提供足夠的反向柵壓。在igbt關(guān)斷期間 ,由于電路中其它部分的工作 ,會(huì)在柵極電路中產(chǎn)生一些高頻振蕩信號(hào)。這些信號(hào)輕則會(huì)使本該截止的 igbt 處于微通狀態(tài) ,增加管子的功耗 ,重則將使逆變電路處于短路直通狀態(tài)。因此 ,最好給應(yīng)處于截止?fàn)顟B(tài)的igbt加一反向柵壓(幅值一般為 5~15v) ,使igbt在柵極出現(xiàn)開關(guān)噪聲時(shí)仍能可靠截止。 (4)有足夠的輸入輸出電隔離能力。在許多設(shè)備中 與工頻電網(wǎng)有直接電聯(lián)系 而,igbt ,控制電路一般不希望如此。另外許多電路(如橋式逆變器)中的 的工作電位差別很大igbt ,也不允許控制電路與其直接耦合。因此 驅(qū)動(dòng),器具有電隔離能力可以保證設(shè)備的正常工作 ,同時(shí)有利于維修調(diào)試人員的人身安全。但是 ,這種電隔離不應(yīng)影響驅(qū)動(dòng)信號(hào)的正常傳輸。 (5) 具有柵壓限幅電路 ,保護(hù)柵極不被擊穿。igbt柵極極限電壓一般為 ±20v ,驅(qū)動(dòng)信號(hào)超出此范圍就可能破壞柵極。(6)輸入輸出信號(hào)傳輸無(wú)延時(shí)。這一方面能夠減少系統(tǒng)響應(yīng)滯后 ,另一方面能提高保護(hù)的快速性。 (7)電路簡(jiǎn)單 ,成本低。 (8) igbt損壞時(shí) ,驅(qū)動(dòng)電路中的其它元件不會(huì)隨之損壞。igbt燒毀時(shí) ,集電極上的高電壓往往會(huì)通過(guò)已被破壞的柵極竄入驅(qū)動(dòng)電路 ,從而破壞其中的某些元件。 由于 igbt 承受過(guò)流或短路的能力有限 ,故 igbt驅(qū)動(dòng)器還應(yīng)具有如下功能: (9)當(dāng) igbt處于負(fù)載短路或過(guò)流狀態(tài)時(shí) ,能在 igbt允許時(shí)間內(nèi)通過(guò)逐漸降低柵壓自動(dòng)抑制故障電流 ,實(shí)現(xiàn) igbt 的軟關(guān)斷。其目的是避免快速關(guān)斷故障電流造成過(guò)高的 di/ dt。 在雜散電感的作用下 ,過(guò)高的 di/ dt 會(huì)產(chǎn)生過(guò)高的電壓尖峰 ,使 igbt 承受不住而損壞。同理 ,驅(qū)動(dòng)電路的軟關(guān)斷過(guò)程不應(yīng)隨輸入信號(hào)的消失而受到影響 ,即應(yīng)具有定時(shí)邏輯柵壓控制的功能。當(dāng)出現(xiàn)過(guò)流時(shí) ,無(wú)論此時(shí)有無(wú)輸入信號(hào) ,都應(yīng)無(wú)條件地實(shí)現(xiàn)軟關(guān)斷。 在各種設(shè)備中 ,二極管的反向恢復(fù)、電磁性負(fù)載的分布電容及關(guān)斷吸收電路等都會(huì)在igbt開通時(shí)造成尖峰電流。驅(qū)動(dòng)器應(yīng)具備抑制這一瞬時(shí)過(guò)流的能力 ,在尖峰電流過(guò)后 ,應(yīng)能恢復(fù)正常柵壓 ,保證電路的正常工作。 (10)在出現(xiàn)短路、過(guò)流的情況下 ,能迅速發(fā)出過(guò)流保護(hù)信號(hào) ,供控制電路進(jìn)行處理。

IGBT模塊的電壓規(guī)格與所使用裝置的輸入電源即試電電源電壓緊密相關(guān)。其相互關(guān)系見下表。使用中當(dāng)IGBT模塊集電極電流增大時(shí)，所產(chǎn)生的額定損耗亦變大。同時(shí)，開關(guān)損耗增大，使原件發(fā)熱加劇，因此，選用IGBT模塊時(shí)額定電流應(yīng)大于負(fù)載電流。特別是用作高頻開關(guān)時(shí)，由于開關(guān)損耗增大，發(fā)熱加劇，選用時(shí)應(yīng)該降等使用。

靜態(tài)測(cè)量:把萬(wàn)用表放在乘100檔,測(cè)量黑表筆接1端子、紅表筆接2端子,顯示電阻應(yīng)為無(wú)窮大; 表筆對(duì)調(diào),顯示電阻應(yīng)在400歐左右.用同樣的方法,測(cè)量黑表筆接3端子、紅表筆接1端子, 顯示電阻應(yīng)為無(wú)窮大;表筆對(duì)調(diào),顯示電阻應(yīng)在400歐左右.若符合上述情況表明此IGBT的兩個(gè)單元沒有明顯的故障. 動(dòng)態(tài)測(cè)試: 把萬(wàn)用表的檔位放在乘10K檔,用黑表筆接4端子,紅表筆接5端子,此時(shí)黑表筆接3端子紅表筆接1端子, 此時(shí)電阻應(yīng)為300-400歐,把表筆對(duì)調(diào)也有大約300-400歐的電阻表明此IGBT單元是完好的. 用同樣的方法測(cè)試1、2端子間的IGBT,若符合上述的情況表明該IGBT也是完好的。 將萬(wàn)用表?yè)茉赗×10KΩ擋，用黑表筆接IGBT 的漏極(D)，紅表筆接IGBT 的源極(S)，此時(shí)萬(wàn)用表的指針指在無(wú)窮處。用手指同時(shí)觸及一下柵極(G)和漏極(D)，這時(shí)IGBT 被觸發(fā)導(dǎo)通，萬(wàn)用表的指針擺向阻值 較小的方向，并能站住指示在某一位置。然后再用手指同時(shí)觸及一下源極(S)和柵極(G)，這時(shí)IGBT 被阻 斷，萬(wàn)用表的指針回到無(wú)窮處。此時(shí)即可判斷IGBT 是好的。 注意:若進(jìn)第二次測(cè)量時(shí)，應(yīng)短接一下源極(S)和柵極(G)。 任何指針式萬(wàn)用表皆可用于檢測(cè)IGBT。注意判斷IGBT 好壞時(shí)，一定要將萬(wàn)用表?yè)茉赗×10KΩ擋，因R×1K Ω擋以下各檔萬(wàn)用表內(nèi)部電池電壓太低，檢測(cè)好壞時(shí)不能使IGBT 導(dǎo)通，而無(wú)法判斷IGBT 的好壞。