IGBT失效原因及保护方法

IGBT失效原因及保护方法分类:硬件设计2013-12-0623:36153人阅读评论(0)收藏举报引起IGBT失效的原因1、过热容易损坏集电极,电流过大引起的瞬时过热及其主要原因,是因散热不良导致的持续过热均会使IGBT损坏。如果器件持续短路,大电流产生的功耗将引起温升,由于芯片的热容量小,其温度迅速上升,若芯片温度超过硅本征温度,器件将失去阻断能力,栅极控制就无法保护,从而导致IGBT失效。实际应用时,一般最高允许的工作温度为125℃左右。2、超出关断安全工作区引起擎住效应而损坏。擎住效应分静态擎住效应和动态擎住效应。IGBT为PNPN4层结构,因体内存在一个寄生晶闸管,当集电极电流增大到一定程度时,则能使寄生晶闸管导通,门极失去控制作用,形成自锁现象,这就是所谓的静态擎住效应。IGBT发生擎住效应后,集电极电流增大,产生过高功耗,导致器件失效。动态擎住效应主要是在器件高速关断时电流下降太快,dvCE/dt很大,引起较大位移电流,也能造成寄生晶闸管自锁。3、瞬态过电流IGBT在运行过程中所承受的大幅值过电流除短路、直通等故障外,还有续流二极管的反向恢复电流、缓冲电容器的放电电流及噪声干扰造成的尖峰电流。这种瞬态过电流虽然持续时间较短,但如果不采取措施,将增加IGBT的负担,也可能会导致IGBT失效。4、过电压造成集电极、发射极击穿或造成栅极、发射极击穿。IGBT保护方法当过流情况出现时,IGBT必须维持在短路安全工作区内。IGBT承受短路的时间与电源电压、栅极驱动电压以及结温有密切关系。为了防止由于短路故障造成IGBT损坏,必须有完善的检测与保护环节。一般的检测方法分为电流传感器和IGBT欠饱和式保护。1、立即关断驱动信号在逆变电源的负载过大或输出短路的情况下,通过逆变桥输入直流母线上的电流传感器进行检测。当检测电流值超过设定的阈值时,保护动作封锁所有桥臂的驱动信号。这种保护方法最直接,但吸收电路和箝位电路必须经特别设计,使其适用于短路情况。这种方法的缺点是会造成IGBT关断时承受应力过大,特别是在关断感性超大电流时,必须注意擎住效应。2、先减小栅压后关断驱动信号IGBT的短路电流和栅压有密切关系,栅压越高,短路时电流就越大。在短路或瞬态过流情况下若能在瞬间将vGS分步减少或斜坡减少,这样短路电流便会减小下来,长允许过流时间。当IGBT关断时,di/dt也减小。限制过电流幅值。

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