IGBT模块

文章摘要： （11）栅极电阻Rg 栅极电阻串接在栅极电路中（见图3），作用是改善控制脉冲前沿、后沿的陡度和防止振荡，减小IGBT集电极电压的尖脉冲值。又因IGBT的开通或关断是通过栅极电路的充放电来实现的，所以Rg的值对动态特性影响很大。1）Rg值小。充放电较快，能减小开关时间和开关损耗，避免带来因du／dt的误导通。不足的是承受噪声能力小，易产生寄生振荡，使开通时di／dt变大，增大了续流二极管（FWD）恢复时的浪涌电压。Rg具体值可参见表。表 推荐采用的栅极串联电阻2）Rg值大。性能与上述相反。栅极驱动电路的布线对抑制潜在振荡、减慢栅极电压上升、减小噪声损耗、降低栅极电压或减小栅极保护的效率

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（11）栅极电阻Rg 栅极电阻串接在栅极电路中（见图3），作用是改善控制脉冲前沿、后沿的陡度和防止振荡，减小IGBT集电极电压的尖脉冲值。又因IGBT的开通或关断是通过栅极电路的充放电来实现的，所以Rg的值对动态特性影响很大。

　　1）Rg值小。充放电较快，能减小开关时间和开关损耗，避免带来因du／dt的误导通。不足的是承受噪声能力小，易产生寄生振荡，使开通时di／dt变大，增大了续流二极管（FWD）恢复时的浪涌电压。Rg具体值可参见表。

　　表    推荐采用的栅极串联电阻

　　2）Rg值大。性能与上述相反。

　　栅极驱动电路的布线对抑制潜在振荡、减慢栅极电压上升、减小噪声损耗、降低栅极电压或减小栅极保护的效率有较大的影响。要注意事项如下：
 
　　1）将驱动器的输出级和IGBT之间的寄生电感减至最小。
 
　　2）驱动板和屏蔽栅极驱动电路要正确放置，以防功率电路和控制电路之间的电感耦合。
 
　　3）采用辅助发射极端子连接栅极驱动电路。
 
　　4）当驱动板和ICBT控制端子不可能作直接连接时，建议采用双绞线（2转／cm，小于3cm长）或带状线、同轴线。
 
　　5）栅极钳位保护电路必须按低电感布线，并尽量放置于IGBT模块的栅极、发射极控制端子附近。
 
　　6）由于IGBT的开关会使相互电位改变，印制电路板的线条之间彼此不宜太近，过高的du／dt会由寄生电容产生耦合噪声。若布线无法避免交叉或平行时，必须采用屏蔽层加以保护。
 
　　7）要减小各器件之间的寄生电容，避免产生耦合噪声。
 
　　8）用光耦合器来隔离栅极驱动信号，其最小共模抑制比要在10.000V／μS。
 
　　除上述外，栅极电路出现高压尖峰，一般在G、E极间并一个电阻Rge,再并两只反串的稳压二极管以使动作更可靠、安全、有效。Rge值在1000～5000Ω之间，如图2 －29所示。
 
　　（12）du／dt及短路保护 在IGBT关断时，栅极要加反向偏置，由于栅极的阻抗很大，该电流使Uge增加，恶劣条件下达到阈值电压时，则IGBT将开通，导致上下臂同时开通使桥臂某一相短路，为防止这现象的发生要注意以下几点：
 
　　1）在关断状态要加足够的负栅极电压，至少－5V。
 
　　2）在关断时fi－为较低值（可见表2 － 17）。
 
　　3）栅极电路的电感Lg应降至最低。
 
　　当短路情况出现时，IGBT要继续维持在短路安全工作区内，其方法有：
 
　　1）通过电流传感器检测短路的发生。

　　2）欠饱和时，必须能测出短路到关断IGBT时间在10μs之内，常用的有三种方法：
 
　　①控制关断：减少栅极电压（有分段或斜坡减少）增加沟道内阻。
 
　　②Uge钳位：Uge在18V以下，对小功率器件，可在G极与E极之间用齐纳二极管钳位。
 
　　③减少tw：缩短短路持续时间，但这将使关断电流增大。
 
　　（13）IGBT使用注意事项：
 
　　1）栅极与任何导电区要保持绝缘，以免产生静电而击穿，所以包装时在G极和E极之间装有导电泡沫塑料，将它短接。装配时切不可用手指直接接触，直到G极引脚进行了永久性连接。
 
　　2）主电路用螺钉拧紧，G极要用插件，尽可能不用焊接方式。
 
　　3）装卸时应采用接地工作台、接地地面、接地腕带等防静电措施。
 
　　4）仪器测量时，将100Ω电阻与G极串联。
 
　　5）要在未连接电源时进行安装。
 
　　6）焊接G极时，电烙铁要停电并接地，选用定温电烙铁最合适。当手工焊接时，温度为260℃±5℃、时间为10s±Is，使用松香焊剂。波峰焊接时，印制电路板要预热到80～105℃，在245℃时浸人焊接3～4s，使用松香焊剂。

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