開關(guān)損耗

一個理想的 igbt 驅(qū)動器應(yīng)具有以下基本性能: (1)動態(tài)驅(qū)動能力強 ,能為 igbt 柵極提供具有陡峭前后沿的驅(qū)動脈沖。當 igbt 在硬開關(guān)方式下工作時 ,會在開通及關(guān)斷過程中產(chǎn)生較大的開關(guān)損耗。這個過程越長 ,開關(guān)損耗越大。器件工作頻率較高時 ,開關(guān)損耗甚至會大大超過 igbt 通態(tài)損耗 ,造成管芯溫升較高。 這種情況會大大限制 igbt 的開關(guān)頻率和輸出能力 ,同時對 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)動器須具有足夠的瞬時電流吞吐能力 ,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)動器內(nèi)阻也不能過小 ,以免驅(qū)動回路的雜散電感與柵極電容形成欠阻尼振蕩。同時 ,過短的開關(guān)時間也會造成主回路過高的電流尖峰 ,這既對主回路安全不利 ,也容易在控制電路中造成干擾。 ( 2) 能向 igbt提供適當?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 原因是一旦發(fā)生過流或短路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 ,會在柵極電路中產(chǎn)生一些高頻振蕩信號。這些信號輕則會使本該截止的 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)處于截止狀態(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,器具有電隔離能力可以保證設(shè)備的正常工作 ,同時有利于維修調(diào)試人員的人身安全。但是 ,這種電隔離不應(yīng)影響驅(qū)動信號的正常傳輸。 (5) 具有柵壓限幅電路 ,保護柵極不被擊穿。igbt柵極極限電壓一般為 ±20v ,驅(qū)動信號超出此范圍就可能破壞柵極。(6)輸入輸出信號傳輸無延時。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的快速性。 (7)電路簡單 ,成本低。 (8) igbt損壞時 ,驅(qū)動電路中的其它元件不會隨之損壞。igbt燒毀時 ,集電極上的高電壓往往會通過已被破壞的柵極竄入驅(qū)動電路 ,從而破壞其中的某些元件。 由于 igbt 承受過流或短路的能力有限 ,故 igbt驅(qū)動器還應(yīng)具有如下功能: (9)當 igbt處于負載短路或過流狀態(tài)時 ,能在 igbt允許時間內(nèi)通過逐漸降低柵壓自動抑制故障電流 ,實現(xiàn) igbt 的軟關(guān)斷。其目的是避免快速關(guān)斷故障電流造成過高的 di/ dt。 在雜散電感的作用下 ,過高的 di/ dt 會產(chǎn)生過高的電壓尖峰 ,使 igbt 承受不住而損壞。同理 ,驅(qū)動電路的軟關(guān)斷過程不應(yīng)隨輸入信號的消失而受到影響 ,即應(yīng)具有定時邏輯柵壓控制的功能。當出現(xiàn)過流時 ,無論此時有無輸入信號 ,都應(yīng)無條件地實現(xiàn)軟關(guān)斷。 在各種設(shè)備中 ,二極管的反向恢復(fù)、電磁性負載的分布電容及關(guān)斷吸收電路等都會在igbt開通時造成尖峰電流。驅(qū)動器應(yīng)具備抑制這一瞬時過流的能力 ,在尖峰電流過后 ,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、過流的情況下 ,能迅速發(fā)出過流保護信號 ,供控制電路進行處理。

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IGBT模塊集電極電流增大時，所產(chǎn)生的額定損耗亦變大。同時，開關(guān)損耗增大，使原件發(fā)熱加劇，因此，選用IGBT模塊時額定電流應(yīng)大于負載電流。特別是用作高頻開關(guān)時，由于開關(guān)損耗增大，發(fā)熱加劇，選用時應(yīng)該降等使用。

靜態(tài)測量:把萬用表放在乘100檔,測量黑表筆接1端子、紅表筆接2端子,顯示電阻應(yīng)為無窮大; 表筆對調(diào),顯示電阻應(yīng)在400歐左右.用同樣的方法,測量黑表筆接3端子、紅表筆接1端子, 顯示電阻應(yīng)為無窮大;表筆對調(diào),顯示電阻應(yīng)在400歐左右.若符合上述情況表明此IGBT的兩個單元沒有明顯的故障. 動態(tài)測試: 把萬用表的檔位放在乘10K檔,用黑表筆接4端子,紅表筆接5端子,此時黑表筆接3端子紅表筆接1端子, 此時電阻應(yīng)為300-400歐,把表筆對調(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。 將萬用表撥在R×10KΩ擋，用黑表筆接IGBT 的漏極(D)，紅表筆接IGBT 的源極(S)，此時萬用表的指針指在無窮處。用手指同時觸及一下柵極(G)和漏極(D)，這時IGBT 被觸發(fā)導(dǎo)通，萬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。然后再用手指同時觸及一下源極(S)和柵極(G)，這時IGBT 被阻 斷，萬用表的指針回到無窮處。此時即可判斷IGBT 是好的。 注意:若進第二次測量時，應(yīng)短接一下源極(S)和柵極(G)。 任何指針式萬用表皆可用于檢測IGBT。注意判斷IGBT 好壞時，一定要將萬用表撥在R×10KΩ擋，因R×1K Ω擋以下各檔萬用表內(nèi)部電池電壓太低，檢測好壞時不能使IGBT 導(dǎo)通，而無法判斷IGBT 的好壞。