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IGBT的保护

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文


  
  I为IGBT关断时的集电极电流;
  
  f为IGBT的开关频率;
  
  C为缓冲电容;
  
  Ud为直流电压值。
  
  ——放电阻止型缓冲电路如图4(d)所示,与RCD缓冲电路相比其特点是,产生的损耗小,适合于高频开关。
  
  在该缓冲电路中缓冲电阻上产生的损耗为
  
  P=1/2LI2f+1/2CUf
  
  根据实际情况选取适当的缓冲保护电路,抑制关断浪涌电压。在进行装配时,要尽量降低主电路和缓冲电路的分布电感,接线越短越粗越好。
  
  2.3集电极电流过流保护
  
  对IGBT的过流保护,主要有3种方法。
  
  2.3.1用电阻或电流互感器检测过流进行保护
  
  如图5(a)及图5(b)所示,可以用电阻或电流互感器与IGBT串联,检测流过IGBT集电极的电流。当有过流情况发生时,控制执行机构断开IGBT的输入,达到保护IGBT的目的。
  
  2.3.2由IGBT的VCE(sat)检测过流进行保护
  
  如图5(c)所示,因VCE(sat)=IcRCE(sat),当Ic增大时,VCE(sat)也随之增大,若栅极电压为高电平,而VCE为高,则此时就有过流情况发生,此时与门输出高电平,将过流信号输出,控制执行机构断开IGBT的输入,保护IGBT。
  
  2.3.3检测负载电流进行保护
  
  此方法与图5(a)中的检测方法基本相同,但图5(a)属直接法,此属间接法,如图5(d)所示。若负载短路或负载电流加大时,也可能使前级的IGBT的集电极电流增大,导致IGBT损坏。由负载处(或IGBT的后一级电路)检测到异常后,控制执行机构切断IGBT的输入,达到保护的目的。
  
  
  
  
  2.4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。
  
  除此之外,将IGBT往散热器上安装固定时应注意以下事项:
  
  ——由于热阻随IGBT安装位置的不同而不同,因此,若在散热器上仅安装一个IGBT时,应将其安装在正中间,以便使得热阻最小;当要安装几个IGBT时,应根据每个IGBT的发热情况留出相应的空间;
  
  ——使用带纹路的散热器时,应将IGBT较宽的方向顺着散热器的纹路,以减少散热器的变形;
  
  ——散热器的安装表面光洁度应≤10μ

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