IGBT模块

文章摘要：功率电路的电感。 （6）接地回路形式 当栅极G驱动或控制信号与主电路共用一个电流路径时，会导致产生接地回路，这可能出现本应是接地的电位，而实际有几伏的电位值，使本来偏置截止的器件可能导通，而造成误动作。因此在大功率IGBT应用中，或di／dt很高时，应避免接地回路噪声，故对不同容量的器件，有下述三种电路，如图2所示。图2（a）是存在共地回路电位问题的，它的栅极电源地线与主电路（－）母线相通，适用于小于100A的六合一封装器件，但仍要高反偏置电压5～15V。 图2（b）对下半臂器件选用独立栅极电源供电，采用辅助发射极和就近驱动电源退耦电容的方法，能使接地回路噪声得到最好抑制，适用200A以下

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功率电路的电感。
 
　　（6）接地回路形式 当栅极G驱动或控制信号与主电路共用一个电流路径时，会导致产生接地回路，这可能出现本应是接地的电位，而实际有几伏的电位值，使本来偏置截止的器件可能导通，而造成误动作。因此在大功率IGBT应用中，或di／dt很高时，应避免接地回路噪声，故对不同容量的器件，有下述三种电路，如图2所示。

　　图2（a）是存在共地回路电位问题的，它的栅极电源地线与主电路（－）母线相通，适用于小于100A的六合一封装器件，但仍要高反偏置电压5～15V。
 
　　图2（b）对下半臂器件选用独立栅极电源供电，采用辅助发射极和就近驱动电源退耦电容的方法，能使接地回路噪声得到最好抑制，适用200A以下模块。
 
　　图2（c）对下半臂每一个栅极驱动电路，都采用了分离绝缘电源，以消除接地回路的噪声问题，效果更好，适用不

小于300A的模块。
 
　　（7）IGBT的损耗 损耗指IGBT在开通或关断过渡过程期间的功率损耗。当PWM信号频率大于5kHz时，开关损耗会非常显著，因此在使用变频器时，必须正确地选择载波频率值。载波频率的大小与器件的开关损耗、器件的发热、电流的波形、干扰的大小、电动机的噪声和振动等有关，因此按照不同功率的电动机和现场条件来正确选择载波频率值，也是变频器调试中的一个主要环节。
 
　　（8）关于结温的大小 IGBT模块的芯片最大额定结温是150℃，在任何工作条件下，都不允许超过，否则要发生热击穿而造成损坏，一般要留余地。在最恶劣条件下，结温限定在125℃以下，但芯片内结温监测有难度，所以变频器的IGBT模块，都在散热器表面装有温控开关，其控制值在80～85℃之间，当达到此温度时，即因过热保护动作，从而自动停机，以确保IGBT的安全。也有用热敏电阻进行保护的。

　　（9）散热器的安装 IGBT模块直接固定在散热器上，螺钉一定要受力均匀，开始拧紧的次序如图3所示，①→②→③→④，最终拧紧的次序是④→③→②→①。散热器表面要平整清洁，要求平面度不大于150μm，最好用力矩扳手（具体值可参见应用手册）。表面粗糙度不大于6μm，界面要涂传热导电膏，涂层要均匀，厚度约150μm。不同功率的模块散热器面积的计算，请参阅有关的设计资料。

 
　　（10）参数的合理选择 参数的选择要适当留有余地，这样才能确保长期、可靠、安全地运行。工作电压为50％～60％，在此条件下器件是最安全的。制约因素有以下几点：
 
　　1）在关断或过载条件下，Ic要处于安全工作区，即小于2倍的额定电流值；

　　2）IGBT峰值电流是根据200％的过载和120％的电流脉动率来制定的；
 
　　3）结温必须小于150℃。
 
　　在具体选用时可查表。
 
　　表      常用的IGBT模块

　　1）开通电压为15（1±10％）V的正栅极电压，可产生完全饱和，而且开关损耗最小，当小于12V时通态损耗加大，大于20V时难以实现过电流及短路保护。
 
　　2）关断偏压在－5～－15V时出现噪声仍可有效关断，并可减小关断损耗，最佳值约为－10V。
 
　　3）IGBT不适用于线性工作，只有极快开关工作时，栅极才可加较低（3～11V）电压。
 
　　4）饱和压降直接关系到通态损耗及结温大小，希望越小越好，但价格就要高。饱和压降从1.7～4.05V，以每0.25～0.35V为一个等级，从C～M共10级。

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