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文章詳情
IGBT模塊驅動保護要點
日期:2025-04-25 22:49
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摘要:
IGBT模塊的應用電路有半橋電路逆變、全橋電路逆變、三相逆變、斬波應用等。IGBT模塊已被廣泛應用于UPS、感應加熱電源、逆變焊機電源和電機變頻調速等電源領域。
1、IGBT柵極驅動電壓Uge
理論上Uge≥Uge(th),即柵極驅動電壓大于閾值電壓時IGBT即可開通,一般情況下閾值電壓Uge(th)=5~6V。為了使IGBT開通時完全飽和,并使通態損耗*小,又具有限制短路電流能力,柵極驅動電壓Uge需要選擇一個合適的值。當柵極驅動電壓Uge增加時,通態壓降減小,通態損耗減小,但IGBT承受短路電流能力減小;當Uge太大時,可能引起柵極電壓振蕩,損壞柵極。當柵極驅動電壓Uge減小時,通態壓降增加,通態損耗增加,但IGBT承受短路電流能力提高。為獲得通態損耗*小,同時IGBT又具有較好的承受短路電流能力,通常選取柵極驅動電壓Uge≥D*Uge(th),系數D=1.5、2、2.5、3。當閾值電壓Uge(th)為6V時,柵極驅動電壓Uge則分別為9V、12V、15V、18V;柵極驅動電壓Uge折中取12V~15V為宜,12V*佳。IGBT關斷時,柵極加負偏壓,提高抗干撓能力,提高承受dv/dt能力,柵極負偏壓一般為-10V。
2、IGBT柵極電阻Rg
選擇適當的柵極串聯電阻Rg對IGBT驅動相當重要。 當Rg增大時,可抑制柵極脈沖前后沿陡度和防止振蕩,減小開關di/dt,限制IGBT集電極尖峰電壓;但Rg增大時,IGBT開關時間延長,開關損耗加大。當Rg減小時,減小IGBT開關時間,減小開關損耗;但Rg太小時,可導致ge之間振蕩,IGBT集電極di/dt增加,引起IGBT集電極尖峰電壓,使IGBT損壞。因此,應根據IGBT電流容量和電壓額定值以及開關頻率選取Rg值,如10Ω、15Ω、27Ω等,并建議ge之間并聯一數值為10KΩ左右的Rge,以防止柵極損壞。
3、IGBT過電壓過電流保護
過電壓過電流是造成IGBT損壞的兩大主要因素,應加以有效的保護。對于過電流,如果采用電流傳感器保護,首先應考慮電流傳感器的響應時間,建議過電流保護點設定為模塊額定電流的1.5~2倍為宜;如 GA100TS120K的模塊電流額度值為100A,電流傳感器設定為150A~200A;如GA200TD120K的模塊電流額度值為200A,電流傳感器設定為300A~400A。如果采用通態電壓Vce(on)來保護,建議Vce(on)設定為5~6V,這時模塊的峰值電流約為額度值的2~2.5倍。
對于過電壓,通常采用RCD吸收過電壓尖峰,*好是采用無感電阻和無感電容。同時,必須盡量減少或者消除布線時的雜散電感,可以通過減小整個電路有效回路面積來減小雜散電感。另外,還可以通過適當增加柵極串聯電阻Rg來抑制過電壓尖峰。
1、IGBT柵極驅動電壓Uge
理論上Uge≥Uge(th),即柵極驅動電壓大于閾值電壓時IGBT即可開通,一般情況下閾值電壓Uge(th)=5~6V。為了使IGBT開通時完全飽和,并使通態損耗*小,又具有限制短路電流能力,柵極驅動電壓Uge需要選擇一個合適的值。當柵極驅動電壓Uge增加時,通態壓降減小,通態損耗減小,但IGBT承受短路電流能力減小;當Uge太大時,可能引起柵極電壓振蕩,損壞柵極。當柵極驅動電壓Uge減小時,通態壓降增加,通態損耗增加,但IGBT承受短路電流能力提高。為獲得通態損耗*小,同時IGBT又具有較好的承受短路電流能力,通常選取柵極驅動電壓Uge≥D*Uge(th),系數D=1.5、2、2.5、3。當閾值電壓Uge(th)為6V時,柵極驅動電壓Uge則分別為9V、12V、15V、18V;柵極驅動電壓Uge折中取12V~15V為宜,12V*佳。IGBT關斷時,柵極加負偏壓,提高抗干撓能力,提高承受dv/dt能力,柵極負偏壓一般為-10V。
2、IGBT柵極電阻Rg
選擇適當的柵極串聯電阻Rg對IGBT驅動相當重要。 當Rg增大時,可抑制柵極脈沖前后沿陡度和防止振蕩,減小開關di/dt,限制IGBT集電極尖峰電壓;但Rg增大時,IGBT開關時間延長,開關損耗加大。當Rg減小時,減小IGBT開關時間,減小開關損耗;但Rg太小時,可導致ge之間振蕩,IGBT集電極di/dt增加,引起IGBT集電極尖峰電壓,使IGBT損壞。因此,應根據IGBT電流容量和電壓額定值以及開關頻率選取Rg值,如10Ω、15Ω、27Ω等,并建議ge之間并聯一數值為10KΩ左右的Rge,以防止柵極損壞。
3、IGBT過電壓過電流保護
過電壓過電流是造成IGBT損壞的兩大主要因素,應加以有效的保護。對于過電流,如果采用電流傳感器保護,首先應考慮電流傳感器的響應時間,建議過電流保護點設定為模塊額定電流的1.5~2倍為宜;如 GA100TS120K的模塊電流額度值為100A,電流傳感器設定為150A~200A;如GA200TD120K的模塊電流額度值為200A,電流傳感器設定為300A~400A。如果采用通態電壓Vce(on)來保護,建議Vce(on)設定為5~6V,這時模塊的峰值電流約為額度值的2~2.5倍。
對于過電壓,通常采用RCD吸收過電壓尖峰,*好是采用無感電阻和無感電容。同時,必須盡量減少或者消除布線時的雜散電感,可以通過減小整個電路有效回路面積來減小雜散電感。另外,還可以通過適當增加柵極串聯電阻Rg來抑制過電壓尖峰。