三种在IGBT当中的错误解决方案

IGBT经常被应用在各类大功率电源当中，其好坏关系到电路的性能。本文将为大家介绍在IGBT中应用会遇见的一些问题，以及解决方法。
选用有效的过流保护驱动电路
在IGBT的应用中，关键是过流保护。IGBT能承受的过流时间仅为几微秒，这与scr、gtr（几十微秒）等器件相比要小得多，因而对过流保护的要求就更高了。IGBT的过电流保护可分为两种类型，一种是低倍数（1.2~1.5倍）的过载电流保护；
另一种是高倍数（8~10倍）的短路电流保护。对于过载保护可采用瞬时封锁门极脉冲的方法来实现保护。对于短路电流保护，加瞬时封锁门极脉冲会因短路电流下降的di/dt太大，极易在回路杂散电感上感应出很高的集电极电压过冲击穿IGBT，使保护失效。
因此对IGBT而言，可靠的短路电流保护应具备下列特点：
（1）首先应软降栅压，以限制短路电流峰值，延长允许短路时间，为保护动作赢得时间；
（2）保护切断短路电流应实施软关断
IGBT驱动器exb841、m57962和hl402b均能满足以上要求。但这些驱动器不能彻底封锁脉冲，如不采取措施在故障不消失情况下会造成每周期软关断保护一次的情况，这样产生的热积累仍会造成IGBT的损坏。为此可利用驱动器的故障检测输出端通过光电耦合器来彻底封锁门极脉冲，或将工作频率降低至1hz以下，在故障消失时自动恢复至正常工作频率。
如图1所示，IGBT的驱动模块m57962l上自带保护功能，检测电路检测到检测输入端1脚为15v高电平时，判定为电流故障，立即启动门关断电路，将输出端5脚置低电平，使IGBT截止，同时输出误差信号使故障输出端8脚为低电平，以驱动外接保护电路工作，延时8~10μs封锁驱动信号，这样能很好地实现过流保护。经1~2ms延时后，如果检测出输入端为高电平，则m57962l复位至初始状态。

图1

采用无感线路
由前面的分析可知，相对于同样的di/dt，如果减小杂散电感lб的数值，同样可以缓减关断过程的dvce/dt。对于功率较大的IGBT装置，线路寄生电感较大，可用两条宽而薄的母排，中间夹一层绝缘材料，相互紧叠在一起，构成低感母线，也有专门的生产厂家为装置配套制作无感母线。无感母线降低电压过冲的意义不仅为了避免过流或短路，还在于减轻吸收电路的负担，简化吸收电路结构，减少吸收电阻功耗，减少逆变器的体积。这也是很令人关注的问题。
积极散热
IGBT在开通过程中，大部分时间是作为MOSFET来运行的，只是在集射电压vce下降过程后期，pnp晶体管由放大区至饱和区，增加了一段延缓时间，使vce波形被分为两段。IGBT在关断过程中，MOSFET关断后，pnp晶体管中的存储电荷难以迅速消除，使集电极电流波形变为两段，造成集电极电流较大的拖尾时间。显然，开通关断时间的延迟会增加开关损耗，并且，每开通关断一次损耗就会累加，如果开关频率很高，损耗就会很大，除了降低逆变器的效率以外，损耗造成的最直接的影响就是温度升高，这不仅会加重IGBT发生擎住效应的危险，而且，会延长集电极电流的下降时间和集射电压的上升时间，引起关断损耗的增加。显然，这是一个恶性循环，因此，为IGBT提供良好的散热条件是有效利用器件，减少损耗的主要措施。除了正确安装散热器外，安装风扇以增强空气流通，可以有效的提高散热效率。