電力電子半導(dǎo)體器件(IGBT)

1、第七章第七章 絕緣柵雙極晶體管絕緣柵雙極晶體管 （IGBT)IGBT)7.1 7.1 原理與特性原理與特性一、概述一、概述 IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor 近年來出現(xiàn)了許多新型復(fù)合器件，它們將前述單極型和雙近年來出現(xiàn)了許多新型復(fù)合器件，它們將前述單極型和雙極性器件的各自優(yōu)點集于一身，揚長避短，使其特性更加優(yōu)越，極性器件的各自優(yōu)點集于一身，揚長避短，使其特性更加優(yōu)越，具有輸入阻抗高、工作速度快、通態(tài)電壓低、阻斷電壓高、承具有輸入阻抗高、工作速度快、通態(tài)電壓低、阻斷電壓高、承受電流大等優(yōu)點，因而發(fā)展很快應(yīng)用很廣，已成為當(dāng)前電力受電流大等優(yōu)點，因而發(fā)展很

2、快應(yīng)用很廣，已成為當(dāng)前電力半導(dǎo)體器件發(fā)展的重要方向。半導(dǎo)體器件發(fā)展的重要方向。 其中尤以絕緣柵雙極晶體管其中尤以絕緣柵雙極晶體管(1GBT)最為突出，在各個領(lǐng)域最為突出，在各個領(lǐng)域中有取代前述全控型器件的趨勢。中有取代前述全控型器件的趨勢。 IGBT（IGT），），1982年研制，第一代于年研制，第一代于1985年生產(chǎn)，主要年生產(chǎn)，主要特點是低損耗，導(dǎo)通壓降為特點是低損耗，導(dǎo)通壓降為3V，下降時間，下降時間0.5us，耐壓，耐壓500600V，電流，電流25A。 第二代于第二代于1989年生產(chǎn)，有高速開關(guān)型和低通態(tài)壓降型，容年生產(chǎn)，有高速開關(guān)型和低通態(tài)壓降型，容量為量為400A/5001400

3、V，工作頻率達(dá)，工作頻率達(dá)20KHZ。目前第三代正在。目前第三代正在發(fā)展，仍然分為兩個方向，一是追求損耗更低和速度更高；另發(fā)展，仍然分為兩個方向，一是追求損耗更低和速度更高；另一方面是發(fā)展更大容量，采用平板壓接工藝，容量達(dá)一方面是發(fā)展更大容量，采用平板壓接工藝，容量達(dá)1000A，4500V；命名為；命名為IEGT（Injection Enhanced Gate Transistor)二二 、工作原理：、工作原理： IGBT是在功率是在功率MOSFET的基礎(chǔ)上發(fā)展起的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，兩者結(jié)構(gòu)十分類似，來的，兩者結(jié)構(gòu)十分類似，不同之處是不同之處是IGBT多一個多一個P+層發(fā)射極，可形成層發(fā)射極，

4、可形成PN結(jié)結(jié)J1，并由此引出漏極；門，并由此引出漏極；門極和源極與極和源極與MOSFET相類相類似。似。1分類：分類： 按緩沖區(qū)有無分為：按緩沖區(qū)有無分為：非對稱型非對稱型IGBTIGBT：有緩沖區(qū)：有緩沖區(qū)N N+ +，穿通型，穿通型IGBTIGBT； 由于由于N N+ +區(qū)存在，反向阻斷能力弱，但正向壓降低，關(guān)斷時間區(qū)存在，反向阻斷能力弱，但正向壓降低，關(guān)斷時間短，關(guān)斷時尾部電流小。短，關(guān)斷時尾部電流小。對稱型對稱型IGBTIGBT：無緩沖區(qū)：無緩沖區(qū)N N+ +，非穿通型，非穿通型IGBTIGBT； 具有正、反向阻斷能力，其他特性較非對稱型具有正、反向阻斷能力，其他特性較非對稱型IGB

5、TIGBT差。差。 按溝道類型：按溝道類型：N N溝道溝道IGBTIGBTP P溝道溝道IGBTIGBT2開通和關(guān)斷原理：開通和關(guān)斷原理： IGBT的開通和關(guān)斷是由門極的開通和關(guān)斷是由門極電壓來控制的。門極施以正電壓電壓來控制的。門極施以正電壓時，時，MOSFET內(nèi)形成溝道，并為內(nèi)形成溝道，并為PNP晶體管提供基極電流，從而晶體管提供基極電流，從而使使IGBT導(dǎo)通。在門極上施以負(fù)電導(dǎo)通。在門極上施以負(fù)電壓時，壓時，MOSFET內(nèi)的溝道消失，內(nèi)的溝道消失，PNP晶體管的基極電流被切斷，晶體管的基極電流被切斷，IGBT即為關(guān)斷。即為關(guān)斷。V VDSDS為負(fù)時：為負(fù)時：J3J3結(jié)處于反偏狀態(tài)，器件呈

6、反向阻斷狀態(tài)。結(jié)處于反偏狀態(tài)，器件呈反向阻斷狀態(tài)。V VDSDS為正時：為正時：V VG GVVVT T，絕緣門極下形成，絕緣門極下形成N N溝道，由于載流子的相互作用，溝道，由于載流子的相互作用， 在在N-N-區(qū)產(chǎn)生電導(dǎo)調(diào)制，使器件正向?qū)?。區(qū)產(chǎn)生電導(dǎo)調(diào)制，使器件正向?qū)?。關(guān)斷時拖尾時間：關(guān)斷時拖尾時間： 在器件導(dǎo)通之后，若將門極電壓突然減至在器件導(dǎo)通之后，若將門極電壓突然減至零，則溝道消失，通過溝道的電子電流為零，使漏極電流有所零，則溝道消失，通過溝道的電子電流為零，使漏極電流有所突降，但由于突降，但由于N N- -區(qū)中注入了大量的電子、空穴對，因而漏極電區(qū)中注入了大量的電子、空穴對，因而

7、漏極電流不會馬上為零，而出現(xiàn)一個拖尾時間。流不會馬上為零，而出現(xiàn)一個拖尾時間。鎖定現(xiàn)象：由于鎖定現(xiàn)象：由于IGBTIGBT結(jié)構(gòu)中寄生著結(jié)構(gòu)中寄生著PNPNPNPN四層結(jié)構(gòu)，存在著由四層結(jié)構(gòu)，存在著由于再生作用而將導(dǎo)通狀態(tài)鎖定起來的可能性，從而導(dǎo)致漏極電于再生作用而將導(dǎo)通狀態(tài)鎖定起來的可能性，從而導(dǎo)致漏極電流失控，進(jìn)而引起器件產(chǎn)生破壞性失效。出現(xiàn)鎖定現(xiàn)象的條件流失控，進(jìn)而引起器件產(chǎn)生破壞性失效。出現(xiàn)鎖定現(xiàn)象的條件就是晶閘管的觸發(fā)導(dǎo)通條件：就是晶閘管的觸發(fā)導(dǎo)通條件： 1 +2 =1a. 靜態(tài)鎖定：靜態(tài)鎖定： IGBT在穩(wěn)態(tài)電流導(dǎo)通時出現(xiàn)的鎖定，此時漏極電壓低，鎖定在穩(wěn)態(tài)電流導(dǎo)通時出現(xiàn)的鎖定，此時漏

8、極電壓低，鎖定發(fā)生在穩(wěn)態(tài)電流密度超過某一數(shù)值時。發(fā)生在穩(wěn)態(tài)電流密度超過某一數(shù)值時。b. 動態(tài)鎖定：動態(tài)鎖定發(fā)生在開關(guān)過程中，在大電流、高電壓的情況下、動態(tài)鎖定：動態(tài)鎖定發(fā)生在開關(guān)過程中，在大電流、高電壓的情況下、主要是因為在電流較大時引起主要是因為在電流較大時引起1和和2的增加，以及由過大的的增加，以及由過大的dv/dt引起的位移引起的位移電流造成的。電流造成的。c. 柵分布鎖定：是由于絕緣柵的電容效應(yīng)，造成在開關(guān)過程中個別先開通或柵分布鎖定：是由于絕緣柵的電容效應(yīng)，造成在開關(guān)過程中個別先開通或后關(guān)斷的后關(guān)斷的IGBT之中的電流密度過大而形成局部鎖定。之中的電流密度過大而形成局部鎖定。采取各種

9、工藝措施，可以提高鎖定電流，克服由于鎖定產(chǎn)生的失效。采取各種工藝措施，可以提高鎖定電流，克服由于鎖定產(chǎn)生的失效。三、基本特性：三、基本特性：（一）靜態(tài)特性（一）靜態(tài)特性1伏安特性：伏安特性：幾十伏，無反向阻斷能力幾十伏，無反向阻斷能力飽和區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)放大區(qū)擊穿區(qū)擊穿區(qū)2飽和電壓特性：飽和電壓特性： IGBT的電流密度較大，的電流密度較大，通態(tài)電壓的溫度系數(shù)在小通態(tài)電壓的溫度系數(shù)在小電流范圍內(nèi)為負(fù)。大電流電流范圍內(nèi)為負(fù)。大電流范圍為正，其值大約為范圍為正，其值大約為1.4倍倍100。3轉(zhuǎn)移特性：轉(zhuǎn)移特性： 與功率與功率MOSFET的轉(zhuǎn)移特性的轉(zhuǎn)移特性相同。當(dāng)門源電壓相同。當(dāng)門源電壓VGS小于開

10、啟小于開啟電壓電壓VT時，時，IGBT處于關(guān)斷狀態(tài)，處于關(guān)斷狀態(tài)，加在門源間的最高電壓由流過漏加在門源間的最高電壓由流過漏極的最大電流所限定。一般門源極的最大電流所限定。一般門源電壓最佳值電壓最佳值15V。4開關(guān)特性：開關(guān)特性： 與功率與功率MOSFET相比，相比，IGBT通態(tài)壓降要小得多，通態(tài)壓降要小得多，1000V的的IGBT約有約有25的通態(tài)壓降。這的通態(tài)壓降。這是因為是因為IGBT中中N漂移區(qū)存在電漂移區(qū)存在電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)的緣故。導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)的緣故。（二）動態(tài)特性（二）動態(tài)特性1開通過程：開通過程：t d(on)：開通延遲時間：開通延遲時間tri ： 電流上升時間電流上升時間tfv1 ，t

11、fv2 ：漏源電壓下降時間：漏源電壓下降時間tfv1 ：MOSFET單獨工作時的單獨工作時的 電壓下降時間。電壓下降時間。tfv2 ：MOSFET和和PNP管同時管同時工作時的電壓下降時間。隨漏工作時的電壓下降時間。隨漏源電壓下降而延長；受源電壓下降而延長；受PNP管管飽和過程影響。飽和過程影響。平臺：由于門源間流過驅(qū)動電流，門源平臺：由于門源間流過驅(qū)動電流，門源間呈二極管正向特性，間呈二極管正向特性，VGS維持不變。維持不變。2關(guān)斷過程：關(guān)斷過程：t d(off) ：延遲時間：延遲時間t rv ：VDS上升時間上升時間t fi2 ：由：由PNP晶體管中晶體管中存儲電荷決定，此時存儲電荷決定，

12、此時MOSFET已關(guān)斷，已關(guān)斷，IGBT又無反向電壓，又無反向電壓，體內(nèi)存儲電荷很難迅體內(nèi)存儲電荷很難迅速消除，因此下降時速消除，因此下降時間較長，間較長，VDS較大，功較大，功耗較大。一般無緩沖耗較大。一般無緩沖區(qū)的，下降時間短。區(qū)的，下降時間短。由由MOSFET決定決定3開關(guān)時間：用電流的動態(tài)波形確定開關(guān)時間。開關(guān)時間：用電流的動態(tài)波形確定開關(guān)時間。漏極電流的開通時間和上升時間：漏極電流的開通時間和上升時間： 開通時間：開通時間：t tonon= = t d(on)+ tri 上升時間：上升時間： tr = tfv1 + tfv2 漏極電流的關(guān)斷時間和下降時間：漏極電流的關(guān)斷時間和下降時間

13、： 關(guān)斷時間：關(guān)斷時間：t toffoff = = t d(off) + t rv 下降時間：下降時間：t tf f = = t fi1+ t fi2 反向恢復(fù)時間：反向恢復(fù)時間：t trrrr 4開關(guān)時間與漏極電流、門極電阻、結(jié)溫等參數(shù)的關(guān)系：開關(guān)時間與漏極電流、門極電阻、結(jié)溫等參數(shù)的關(guān)系：5開關(guān)損耗與溫度和漏極電流關(guān)系開關(guān)損耗與溫度和漏極電流關(guān)系（三）擎住效應(yīng)（三）擎住效應(yīng) IGBT的鎖定現(xiàn)象又稱擎住效應(yīng)。的鎖定現(xiàn)象又稱擎住效應(yīng)。IGBT復(fù)合器件內(nèi)有一個復(fù)合器件內(nèi)有一個寄生晶閘管存在，它由寄生晶閘管存在，它由PNP利利NPN兩個晶體管組成。在兩個晶體管組成。在NPN晶晶體管的基極與發(fā)射極之

14、間并有一個體區(qū)電阻體管的基極與發(fā)射極之間并有一個體區(qū)電阻Rbr，在該電阻上，在該電阻上，P型體區(qū)的橫向空穴流會產(chǎn)生一定壓降。對型體區(qū)的橫向空穴流會產(chǎn)生一定壓降。對J3結(jié)來說相當(dāng)于加結(jié)來說相當(dāng)于加一個正偏置電壓。在規(guī)定的漏極電流范圍內(nèi)，這個正偏壓不大，一個正偏置電壓。在規(guī)定的漏極電流范圍內(nèi)，這個正偏壓不大，NPN晶體管不起作用。當(dāng)漏極電流人到晶體管不起作用。當(dāng)漏極電流人到定程度時，這個正偏定程度時，這個正偏量電壓足以使量電壓足以使NPN晶體管導(dǎo)通，進(jìn)而使寄生晶閘管開通、門極晶體管導(dǎo)通，進(jìn)而使寄生晶閘管開通、門極失去控制作用、這就是所謂的擎住效應(yīng)。失去控制作用、這就是所謂的擎住效應(yīng)。IGBT發(fā)生擎

15、住效應(yīng)后。發(fā)生擎住效應(yīng)后。漏極電流增大造成過高的功耗，最后導(dǎo)致器件損壞。漏極電流增大造成過高的功耗，最后導(dǎo)致器件損壞。 漏極通態(tài)電流的連續(xù)值超過臨界值漏極通態(tài)電流的連續(xù)值超過臨界值IDM時產(chǎn)生的擎住效應(yīng)稱時產(chǎn)生的擎住效應(yīng)稱為靜態(tài)擎住現(xiàn)象。為靜態(tài)擎住現(xiàn)象。 IGBT在關(guān)斷的過程中會產(chǎn)生動態(tài)的擎住效應(yīng)。動態(tài)擎住在關(guān)斷的過程中會產(chǎn)生動態(tài)的擎住效應(yīng)。動態(tài)擎住所允許的漏極電流比靜態(tài)擎住時還要小，因此，制造廠家所規(guī)所允許的漏極電流比靜態(tài)擎住時還要小，因此，制造廠家所規(guī)定的定的IDM值是按動態(tài)擎住所允許的最大漏極電流而確定的。值是按動態(tài)擎住所允許的最大漏極電流而確定的。 動態(tài)過程中擎住現(xiàn)象的產(chǎn)生主要由重加動

16、態(tài)過程中擎住現(xiàn)象的產(chǎn)生主要由重加dv/dt來決定，此外來決定，此外還受漏極電流還受漏極電流IDM以及結(jié)溫以及結(jié)溫Tj等因素的影響。等因素的影響。 在使用中為了避免在使用中為了避免IGBT發(fā)生擎住現(xiàn)象發(fā)生擎住現(xiàn)象:1設(shè)計電路時應(yīng)保證設(shè)計電路時應(yīng)保證IGBT中的電流不超過中的電流不超過IDM值；值；2用加大門極電阻用加大門極電阻RG的辦法延長的辦法延長IGBT的關(guān)斷時間，減小重加的關(guān)斷時間，減小重加 dVDS/d t。3器件制造廠家也在器件制造廠家也在IGBT的工藝與結(jié)構(gòu)上想方設(shè)法盡可能提的工藝與結(jié)構(gòu)上想方設(shè)法盡可能提 高高IDM值，盡量避免產(chǎn)生擎住效應(yīng)。值，盡量避免產(chǎn)生擎住效應(yīng)。（四）安全工作區(qū)

17、（四）安全工作區(qū)1FBSOA：IGBT開通時正向偏置安全工作區(qū)。開通時正向偏置安全工作區(qū)。 隨導(dǎo)通時間的增加，損耗增大，發(fā)熱嚴(yán)重，安全區(qū)逐步減小。隨導(dǎo)通時間的增加，損耗增大，發(fā)熱嚴(yán)重，安全區(qū)逐步減小。2RBSOA： IGBT關(guān)斷時反向偏置安全工作區(qū)。關(guān)斷時反向偏置安全工作區(qū)。 隨隨IGBT關(guān)斷時的重加關(guān)斷時的重加dVDS/dt改變，電壓上升率改變，電壓上升率dVDS/dt越大，越大，安全工作區(qū)越小。通過選擇門極電壓、門極驅(qū)動電阻和吸收回路設(shè)安全工作區(qū)越小。通過選擇門極電壓、門極驅(qū)動電阻和吸收回路設(shè)計可控制重加計可控制重加dVDS/dt，擴(kuò)大，擴(kuò)大RBSOA。最大漏極電流最大漏極電流最大漏源電壓

18、最大漏源電壓VDSM（五）具體參數(shù)和特性（五）具體參數(shù)和特性7.2 7.2 門極驅(qū)動門極驅(qū)動一、驅(qū)動條件：一、驅(qū)動條件： 門極驅(qū)動電路的正偏壓門極驅(qū)動電路的正偏壓VGS，負(fù)偏壓，負(fù)偏壓VGS，門極電阻，門極電阻RG的的大小，決定大小，決定IGBT的靜態(tài)和動態(tài)特性，如：通態(tài)電壓、開關(guān)時間、的靜態(tài)和動態(tài)特性，如：通態(tài)電壓、開關(guān)時間、開關(guān)損耗、短路能力、電流開關(guān)損耗、短路能力、電流di/dt及及dv/dt。1正偏電壓正偏電壓VGS的影響的影響 VGS增加時，通態(tài)壓降下降，開通時間縮短，開通損耗減小，增加時，通態(tài)壓降下降，開通時間縮短，開通損耗減小，但但VGS增加到一定程度后，對增加到一定程度后，對I

19、GBT的短路能力及電流的短路能力及電流di/dt不不利，一般利，一般VGS不超過不超過15V。（。（12V15V） 2負(fù)偏壓負(fù)偏壓VGS的影響：的影響： 門極負(fù)偏壓可以減小漏極浪涌電流，避免發(fā)生鎖定效應(yīng)，門極負(fù)偏壓可以減小漏極浪涌電流，避免發(fā)生鎖定效應(yīng)，但對關(guān)斷特性影響不大。如圖：但對關(guān)斷特性影響不大。如圖：3門極電阻門極電阻RG的影響：的影響： 當(dāng)門極電阻當(dāng)門極電阻RG增加時，增加時，IGBT的開通與關(guān)斷時間增加，進(jìn)的開通與關(guān)斷時間增加，進(jìn)而使每脈沖的開通能耗和關(guān)斷能損也增加。而使每脈沖的開通能耗和關(guān)斷能損也增加。 但但RG減小時，減小時， IGBT的電流上升率的電流上升率di/dt增大，會

20、引起增大，會引起IGBT的誤導(dǎo)通，同時的誤導(dǎo)通，同時RG電阻的損耗也增加。電阻的損耗也增加。 一般，在開關(guān)損耗不太大的情況下，選較大的電阻一般，在開關(guān)損耗不太大的情況下，選較大的電阻RG。4IGBT驅(qū)動電路設(shè)計要求：驅(qū)動電路設(shè)計要求：(1)由于是容性輸入阻抗，因此由于是容性輸入阻抗，因此IGBT對門極電荷集聚很敏感，驅(qū)動對門極電荷集聚很敏感，驅(qū)動電路必須很可靠，要保證有一條低阻抗值的放電回路。電路必須很可靠，要保證有一條低阻抗值的放電回路。(2)用低內(nèi)阻的驅(qū)動源對門極電容充放電以保證門極控制電壓用低內(nèi)阻的驅(qū)動源對門極電容充放電以保證門極控制電壓VGS有足夠陡峭的前后沿，使有足夠陡峭的前后沿，使

21、IGBT的開關(guān)損耗盡量小。另外的開關(guān)損耗盡量小。另外IGBT開通開通后，門極驅(qū)動源應(yīng)提供足夠的功率使后，門極驅(qū)動源應(yīng)提供足夠的功率使IGBT不致退出飽和而損壞。不致退出飽和而損壞。(3)門極電路中的正偏壓應(yīng)為門極電路中的正偏壓應(yīng)為+12+15V；負(fù)偏壓應(yīng)為；負(fù)偏壓應(yīng)為210V。 (4)IGBT多用于高壓場合，故驅(qū)動電路應(yīng)與整個控制電路在電位上多用于高壓場合，故驅(qū)動電路應(yīng)與整個控制電路在電位上嚴(yán)格隔離。嚴(yán)格隔離。(5)門極驅(qū)動電路應(yīng)盡可能簡單實用，具有對門極驅(qū)動電路應(yīng)盡可能簡單實用，具有對IGBT的自保護(hù)功能，的自保護(hù)功能，并有較強的抗于擾能力。并有較強的抗于擾能力。(6)若為大電感負(fù)載，若為大

22、電感負(fù)載，IGBT的關(guān)斷時間不宜過短，以限制的關(guān)斷時間不宜過短，以限制di/dt所形所形成的尖峰電壓，保證成的尖峰電壓，保證IGBT的安全。的安全。二、驅(qū)動電路：二、驅(qū)動電路： 在滿足上述驅(qū)動條件下來設(shè)計門極驅(qū)動電路，在滿足上述驅(qū)動條件下來設(shè)計門極驅(qū)動電路，IGBTIGBT的輸入的輸入特性與特性與MOSFETMOSFET幾乎相同，因此與幾乎相同，因此與MOSFETMOSFET的驅(qū)動電路幾乎一樣。的驅(qū)動電路幾乎一樣。注意：注意：1 1IGBTIGBT驅(qū)動電路采用正負(fù)電壓雙電源工作方式。驅(qū)動電路采用正負(fù)電壓雙電源工作方式。2 2信號電路和驅(qū)動電路隔離時，采用抗噪聲能力強，信號信號電路和驅(qū)動電路隔離

23、時，采用抗噪聲能力強，信號 傳輸時間短的快速光耦。傳輸時間短的快速光耦。3 3門極和發(fā)射極引線盡量短，采用雙絞線。門極和發(fā)射極引線盡量短，采用雙絞線。 4 4為抑制輸入信號振蕩，在門源間并聯(lián)阻尼網(wǎng)絡(luò)。為抑制輸入信號振蕩，在門源間并聯(lián)阻尼網(wǎng)絡(luò)。 三、常用三、常用PWM控制芯片：控制芯片： TL494，SG3524，SG1525，MC3520，MC34060， VC1840，SL-64等。等。四、四、IGBT專用驅(qū)動模塊：專用驅(qū)動模塊： 大多數(shù)大多數(shù)IGBT生產(chǎn)廠家為了解決生產(chǎn)廠家為了解決IGBT的可靠性問題，都的可靠性問題，都生產(chǎn)與其相配套的混合集成驅(qū)動電路，如日本富士的生產(chǎn)與其相配套的混合集成

24、驅(qū)動電路，如日本富士的EXB系系列、日本東芝的列、日本東芝的TK系列，美國庫托羅拉的系列，美國庫托羅拉的MPD系列等。這系列等。這些專用驅(qū)動電路抗干擾能力強，集成化程度高，速度快，保些專用驅(qū)動電路抗干擾能力強，集成化程度高，速度快，保護(hù)功能完善，可實現(xiàn)護(hù)功能完善，可實現(xiàn)IGBT的最優(yōu)驅(qū)動。的最優(yōu)驅(qū)動。富士的富士的EXB841快速驅(qū)動電路快速驅(qū)動電路由放大電路，過流保護(hù)電路，由放大電路，過流保護(hù)電路，5V基準(zhǔn)電壓源電路組成。基準(zhǔn)電壓源電路組成。具有過流緩關(guān)斷功能。具有過流緩關(guān)斷功能。7.3 IGBT7.3 IGBT的保護(hù)的保護(hù)一、常用的保護(hù)措施：一、常用的保護(hù)措施：(1)通過檢出的過電流信號切斷

25、門極控制信號，實現(xiàn)過電流保護(hù)通過檢出的過電流信號切斷門極控制信號，實現(xiàn)過電流保護(hù)(2)利用緩沖電路抑制過電壓并限制過量的利用緩沖電路抑制過電壓并限制過量的dv/dt。(3)利用溫度傳感器檢測利用溫度傳感器檢測IGBT的殼溫，當(dāng)超過允許溫度時主電的殼溫，當(dāng)超過允許溫度時主電路跳問，實現(xiàn)過熱保護(hù)。路跳問，實現(xiàn)過熱保護(hù)。二、過電流保護(hù)措施及注意問題：二、過電流保護(hù)措施及注意問題：1IGBT短路時間：短路時間：2過電流的識別：過電流的識別： 采用漏極電壓的識別方法，通過導(dǎo)通壓降判斷漏極電流大采用漏極電壓的識別方法，通過導(dǎo)通壓降判斷漏極電流大小。進(jìn)而切斷門極控制信號。小。進(jìn)而切斷門極控制信號。 注意：識

26、別時間和動作時間應(yīng)小于注意：識別時間和動作時間應(yīng)小于IGBTIGBT允許的短路過電流允許的短路過電流時間（幾個時間（幾個usus），同時判斷短路的真與假，常用方法是利用），同時判斷短路的真與假，常用方法是利用降低門極電壓使降低門極電壓使IGBTIGBT承受短路能力增加，保護(hù)電路動作時間承受短路能力增加，保護(hù)電路動作時間延長來處理。延長來處理。3 3保護(hù)時緩關(guān)斷：保護(hù)時緩關(guān)斷： 由于由于IGBTIGBT過電流時電流幅值很大，加之過電流時電流幅值很大，加之IGBTIGBT關(guān)斷速度快。關(guān)斷速度快。如果按正常時的關(guān)斷速度，就會造成如果按正常時的關(guān)斷速度，就會造成Ldi/dtLdi/dt過大形成很高的過

27、大形成很高的尖峰電壓，造成尖峰電壓，造成IGBTIGBT的鎖定或二次擊穿，極易損壞的鎖定或二次擊穿，極易損壞IGBTIGBT和設(shè)和設(shè)備中的其他元器件，因此有必要讓備中的其他元器件，因此有必要讓IGBTIGBT在允許的短路時間內(nèi)在允許的短路時間內(nèi)采取措施使采取措施使IGBTIGBT進(jìn)行進(jìn)行“慢速關(guān)斷慢速關(guān)斷”。采用電流互感器和霍爾元件進(jìn)行過流檢測及過流保護(hù)：采用電流互感器和霍爾元件進(jìn)行過流檢測及過流保護(hù)：三、緩沖電路三、緩沖電路 利用緩沖電路抑制過電壓，減小利用緩沖電路抑制過電壓，減小dv/dt。50A200A緩沖電路參數(shù)估算：緩沖電路參數(shù)估算： 緩沖電容：緩沖電容：220)(dCEPSEVLIC L主回路雜散電感（與配線長度有關(guān)）主回路雜散電感（與配線長度有關(guān)） I0關(guān)斷時漏極電流關(guān)斷時漏極電流VCEP緩沖電容上電壓穩(wěn)態(tài)值（有安全區(qū)確定）緩沖電容上電壓穩(wěn)態(tài)值（有安全區(qū)確定） Ed直流電源電壓直流電源電壓 緩沖電阻：在關(guān)斷信號到來前，將緩沖電容上電荷放凈緩沖電阻：在關(guān)斷信號到來前，將緩沖電容上電荷放凈fCRSS321f ：開關(guān)頻率：開關(guān)頻率緩沖電阻功率：緩沖電阻功率：220fILP