IGBT的类型有哪些?

半导体守护者 2024-02-29 19:50:55

1.IGBT(1200V)的工作频率是多少?

DN2/KF4::4~15KHz;DLC/KL4/KE3/ME4:1~8KHz,KS4:>15KHz,KT3:8~15KHz;对于设计高输出频率高载频频率(开关频率)的现场,需要注意模块的选型问题;

2.IGBT并联应注意哪些问题?

并联应用时要注意:

1)被并联使用的器件必须匹配,每个模块UCEsat之差在0.3V之内,选择同一批次的模块。

2)为了将电流不平衡的情况降至最小,必须尽量保持主电路及驱动电路的对称和较小的分布电感;使用叠层木排;

3)热设计要均很分布,使散热均衡

4)电流降额:%降额率 =1-{[(n-1)(1-x)/(1+x)]+1}/n*100%,其中x=0.1(600V器件),x=0.15(1000V/1200V器件)。

5)为了防止接地回路电流的问题产生,栅极电阻Rg必须分开(即开通和关断电阻不同阻值),其中小部分必须放置于每个栅极驱动电路的回送引线。

3.如何确定IGBT短路时的饱和压降VCEsat?

采用检测饱和压降进行短路保护设计时,VCEsat在5~20V范围内,根据驱动电压VGE的不同而选定,其经验值为6~8V之间。

4.IGBT最高结温的大小?

IGBT模块的芯片额定最高结温是150℃(目前有部分模块宣称可达175℃)。在任何工作条件下,都不允许超过结温,否则要发生热击穿而造成损坏,一般要留有余量,在最恶劣条件下,结温限定在125℃以下。为确保变频器IGBT的安全,都装有热敏电阻监控散热器的温度。当温度达到80~90℃时过热保护动作,从而自动停机;之所以取80~90℃,是因为壳温与结温的温差大概为30℃,通过热阻及功耗所计算而得。

4.栅极和驱动电路的布线要求?

栅极驱动的布线对防止潜在振荡,减慢栅极电压上升,减小噪音损耗,降低栅极电压或减小栅极保护电路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低;

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PCB板和IGBT控制端子不可能作直接连接时,建议用双股绞线(2转/CM小于3CM长)或带状线、同轴线。

5)栅极箝位保护电路,必须按低电感布线,并尽量放置于IGBT模块的栅极,发射极控制端附近。

6)由于IGBT的开关会使用相互电位改变,PCB板的线条之间彼此不宜太近。过高的dv/dt会由寄生电存产生耦合噪声,若布线无法避免交叉或平衡时,必须采用屏蔽层,加以保护。

7)要减少各器件之间的寄生电容,避免产生耦合噪声。

8)用光耦来隔离栅极驱动信号,其最小共模抑制比要在10KV/uS,栅极回路除上述外而防止栅极电路出现高压尖峰,一般在G、E极间并个电阻Rge(10K左右),再并二只反串的稳压二极管(大功率要专门设计GE钳位电路),以使工作更可靠、安全、有效。

5.dv/dt及短路应如何保护?

在IGBT关断时,栅极要加反向偏置,由于栅极的阻抗很大,该电流令Vge增加,恶劣条件下可达阈值电压时,则IGBT将开通,导致上下臂同时开通使桥臂每一相短路,为防止这现象的发生要注意以下几点:

1)在断态时要加足够的负栅极电压值至少-5V(典型值-8V)。

2)在关断时Rg为较低值(考虑到米勒效应产生的过冲电压)。

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:

A、电流传感器

B、欠饱和式但必须能测出短路到关断IGBT时间在10μs之内,常用有三种方法:

a、 控制关断—减少栅极电压(有分段或斜坡减少)增加沟道内阻。

b、 Vge箝位—Vge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箝位。

c、 减少tw—缩短短路持续时间,但将使关断电流增大(因为要通过测试平衡相关参数)。

6.IGBT使用,有哪些注意事项?

1)栅极与任何导电区要绝缘,以免产生静电而击穿,所以包装时将G极和E极之间要有导电泡沫塑料,将它短接。装配时切不可用手指直接接触,直到G极管脚进行永久性连接。

2)主电路用螺丝拧紧,控制极G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)要在无电源时(既非带电情况下)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260℃±5℃,时间(10±1)秒,松香焊剂。波峰焊接时,PCB板要预热80℃—105℃,在245℃时浸入焊接3-4秒,松香焊剂。

7)模块涂覆散热膏时需要特别的工装夹具涂覆保持其均匀。

7、有关IGBT串并联的要求?

A、并联目的是增大使用的工作电流,但器件要匹配,每个模块块Vce之差 < 0.3V,还要降额使用,对600V的降10%Ic,1200-1400V的降15%Ic,1700V的降20%Ic,这组值指≥200A的模块,并要取饱和压降相等或接近的模块才行。栅控电路要分开,除静态均流外,还有动态均流问题,并使温度相接近,以免影响电流的均衡分配,因IGBT是负阻特性的器件。

B、 串联的目的是增高使用的工作电压,其要求比并联更高,主要是静态均压及动态均压问题,尤其是动态均压有一定难度。若动态均压不佳,要造成串联臂各器件上的Vce电压不等,造成一个过压影响同一臂一串电击穿。

C、 总之IGBT的串并联应尽量避免,不要以低压小电流器件,通过串并联企图解决高电压大电流,这样做法往往适得其反,而器件增多可靠性更差,电路亦复杂化等,在不得而已的条件下,要慎重。当前单个IGBT的电压或电流基本能满足用户的需要,随着时代发展电路的改进,将会有更高电压,更大电流的功率器件问世,这是钟发展是必然的。

8、对IGBT的Vge与Vce的加压次序要求?

众所周知变频器内部的测量电路、保护电路、驱动电路、转换电路、隔离电路、CPU、栅极电路等,所用的电子器件,例TTL、COMS、运放、光耦等都由开关电源提供所需的不同电压值,对IGBT来讲Vge是由开关电源提供±5-15V电压,但Vce是由主电路经三相整流桥滤波后的DC电源(P N )提供的,为确保IGBT的使用安全及误导通,故对Vge与Vce加电压次序有要求。必须是先加Vge且待稳定后(截止偏压-15V,导通偏压+15V),再可加Vce。切莫当G极悬空或未稳定时就加Vce(几百一千伏),因为Cgc极间的耦合电容就可使IGBT误导通,以致过高的dv/dt造成电击穿而损坏。为避免上述现象的发生一般用延时电路方法,使Vce延时Vge约0.2秒,这样大大的提高了使用上安全性、可靠性,尤其是中、大功率的器件更应注意的。

9、IGBT参数该如何合理选择?

参数的选择一条原则是适当留有余地,这样才能确保长期、可靠、安全地运行。工作电压≦50%-60%,结温≦70-80%在这条件下器件是最安全的。制约因素A、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;B、IGBT峰值电流是根据200%的过载和120%的电流脉动率下来制定的;C、结温一定小于150℃以下,指在任何情况下,包括过载和短路时。

(1)、开通电压15V±10%的正栅极电压,可产生完全饱和,而且开关损耗最小,当<12V时通态损耗加大,>20V时难以实现过流及短路保护。

(2)、关断偏压-5到-15V目的是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,但价格就要大。而且IGBT饱和压降与其开关损耗有一定的矛盾性,如果饱和压降做的很小,开关损耗很难再有较大优化,经常会在两者之间取折中。饱和压降从1.7V—4.05V以每0.25—0.3V为一个等级,从C→M十个级。

10.IGBT短路承受能力是多少?

IGBT短路电流约为标称值的4~5倍。除了600V IGBT3(后缀名为E3)短路允许时间为5us,其余均为10us。该指标在参数表中的SC datasheet中有定义。

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