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详谈IGBT模块在应用中的保护措施

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 详谈IGBT模块在应用中的保护措施
1、集电极与发射极间的过压保护:
1)直流过压产生的原因是由于前一级输入发生异常:解决的办法是在选取IGBT时,进行降额设计,另外,可在检测出这一过压时分断IGBT的输入,保证IGBT的安全。
2)浪涌电压的保护因为电路中分布电感的存在,加之IGBT的开关速度较高,当IGBT关断时及与之并接的反向恢复二极管逆向恢复时,就会产生很大的浪涌电压Ldi/dt。如果VCESP超出IGBT的集电极-发射极间耐压值VCES,就可能损坏IGBT。当遇到这个问题时,可以采取以下方法解决:在选取IGBT时考虑设计裕量;在电路设计时调整IGBT驱动电路的Rg,使di/dt尽可能小;尽量将电解电容靠近IGBT安装,以减小分布电感;根据情况加装缓冲保护电路,旁路高频浪涌电压。
2、IGBT栅极的保护:
IGBT的栅极-发射极驱动电压VGE的保证值为±20V,如果超出保证值的电压,则可能会损坏IGBT,因此,在IGBT的驱动电路中设置栅压限幅电路。另外,若IGBT的栅极与发射极间开路,由于栅极与集电极和发射极之间寄生电容的存在,使得栅极电位升高,集电极-发射极有电流流过。这时若集电极和发射极间处于高压状态时,可能会使IGBT发热甚至损坏。为防止此类情况发生,应在IGBT的栅极与发射极间并接一只几十kΩ的电阻,此电阻应尽量靠近栅极与发射极。
1)在需要用手接触IGBT前,必须接触时要保证此时人体上所带的静电已全部放掉;
2)在焊接作业时,为了防止静电可能损坏IGBT,焊机一定要可靠地接地。
3、集电极电流过流保护:
1)用电阻或电流互感器检测过流进行保护: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)由IGBT的VCE(sat)检测过流进行保护: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。
3)检测负载电流进行保护: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。
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