IGBT經(jīng)常被應(yīng)用在各類大功率電源當(dāng)中，其好壞關(guān)系到電路的性能。本文將為大家介紹在IGBT中應(yīng)用會遇見的一些問題，以及解決方法。
選用有效的過流保護驅(qū)動電路
在IGBT的應(yīng)用中，關(guān)鍵是過流保護。IGBT能承受的過流時間僅為幾微秒，這與scr、gtr（幾十微秒）等器件相比要小得多，因而對過流保護的要求就更高了。IGBT的過電流保護可分為兩種類型，一種是低倍數(shù)（1.2~1.5倍）的過載電流保護；
另一種是高倍數(shù)（8~10倍）的短路電流保護。對于過載保護可采用瞬時封鎖門極脈沖的方法來實現(xiàn)保護。對于短路電流保護，加瞬時封鎖門極脈沖會因短路電流下降的di/dt太大，極易在回路雜散電感上感應(yīng)出很高的集電極電壓過沖擊穿IGBT，使保護失效。
因此對IGBT而言，可靠的短路電流保護應(yīng)具備下列特點：
（1）首先應(yīng)軟降柵壓，以限制短路電流峰值，延長允許短路時間，為保護動作贏得時間；
（2）保護切斷短路電流應(yīng)實施軟關(guān)斷
IGBT驅(qū)動器exb841、m57962和hl402b均能滿足以上要求。但這些驅(qū)動器不能徹底封鎖脈沖，如不采取措施在故障不消失情況下會造成每周期軟關(guān)斷保護一次的情況，這樣產(chǎn)生的熱積累仍會造成IGBT的損壞。為此可利用驅(qū)動器的故障檢測輸出端通過光電耦合器來徹底封鎖門極脈沖，或?qū)⒐ぷ黝l率降低至1hz以下，在故障消失時自動恢復(fù)至正常工作頻率。
如圖1所示，IGBT的驅(qū)動模塊m57962l上自帶保護功能，檢測電路檢測到檢測輸入端1腳為15v高電平時，判定為電流故障，立即啟動門關(guān)斷電路，將輸出端5腳置低電平，使IGBT截止，同時輸出誤差信號使故障輸出端8腳為低電平，以驅(qū)動外接保護電路工作，延時8~10μs封鎖驅(qū)動信號，這樣能很好地實現(xiàn)過流保護。經(jīng)1~2ms延時后，如果檢測出輸入端為高電平，則m57962l復(fù)位至初始狀態(tài)。

圖1

采用無感線路
由前面的分析可知，相對于同樣的di/dt，如果減小雜散電感l(wèi)б的數(shù)值，同樣可以緩減關(guān)斷過程的dvce/dt。對于功率較大的IGBT裝置，線路寄生電感較大，可用兩條寬而薄的母排，中間夾一層絕緣材料，相互緊疊在一起，構(gòu)成低感母線，也有專門的生產(chǎn)廠家為裝置配套制作無感母線。無感母線降低電壓過沖的意義不僅為了避免過流或短路，還在于減輕吸收電路的負(fù)擔(dān)，簡化吸收電路結(jié)構(gòu)，減少吸收電阻功耗，減少逆變器的體積。這也是很令人關(guān)注的問題。
積極散熱
IGBT在開通過程中，大部分時間是作為MOSFET來運行的，只是在集射電壓vce下降過程后期，pnp晶體管由放大區(qū)至飽和區(qū)，增加了一段延緩時間，使vce波形被分為兩段。IGBT在關(guān)斷過程中，MOSFET關(guān)斷后，pnp晶體管中的存儲電荷難以迅速消除，使集電極電流波形變?yōu)閮啥?，造成集電極電流較大的拖尾時間。顯然，開通關(guān)斷時間的延遲會增加開關(guān)損耗，并且，每開通關(guān)斷一次損耗就會累加，如果開關(guān)頻率很高，損耗就會很大，除了降低逆變器的效率以外，損耗造成的最直接的影響就是溫度升高，這不僅會加重IGBT發(fā)生擎住效應(yīng)的危險，而且，會延長集電極電流的下降時間和集射電壓的上升時間，引起關(guān)斷損耗的增加。顯然，這是一個惡性循環(huán)，因此，為IGBT提供良好的散熱條件是有效利用器件，減少損耗的主要措施。除了正確安裝散熱器外，安裝風(fēng)扇以增強空氣流通，可以有效的提高散熱效率。