影响IGBT短路耐受时间的因素有哪些?

半导体守护者 2024-03-02 09:19:50

IGBT作为变流器的开关器件时,IGBT是利用其栅极控制信号关断的,是硬关断过程(相对于软关断)。由于关断过程很快,直流母线与开关回路的寄生电感上将产生极管的感应电势。例如在变频器中的IGBT的开关过程常常产生每微妙数百安培甚至上千安培的电流变化率。如果直流母线和开关回路仅仅存在1uH的寄生电感,将会产生数百伏甚至上千伏过充电压!很显然在应用栅极信号关断的IGBT是不能利用在电源测串联电感的方式限制短路电流的。而只能依靠IGBT自身的抗短路能力与合理的控制方式来实现。因此,IGBT保护只能由IGBT自身特性限制。

从图1 IGBT输出特性可以看出IGBT的短路电流是可以被输出特性限制住的。(驱动芯片保护就是利用IGBT这个特性)。接下来的问题就是由于IGBT在负载短路时将承受短路电流和直流母线电压乘积所带来的及其巨大功率冲击,这是IGBT能否承受住,能承受多长时间。也就时IGBT的短路承受能力。

IGBT的短路承受能力:取决于IGBT正偏安全工作区(简称FBSOA),FBSOA体现IGBT正偏状态下的抗功率冲击性能。

特别注意:由于IGBT多应用开关功率变换,正常工作时的功率冲击应力发生在开关过程中,故IGBT制造商和使用者对对IGBT的开关安全工作(简称SSOA),开关时间和开关能力损耗给予高度重视,而对FBSOA往往重视不够,多数制作商产品手册中有SSOA,开关能量损耗和开关时间的参数与特性曲线,没有FBSOA的特性曲线。

IGBT短路耐受能力:(耐受短路电流大小和时间),取决于IGBT的短时抗浪涌电流能量冲击的能力。可认为这种抗击能力是FBSOA单脉冲状态下的一种特例,即短路安全工作(Short Circuit Safe Operating Area,简称SCSOA).

在实际应用中,影响IGBT短路耐受时间的因数有:

1. IGBT开通过程的续流二极管的反向恢复时间,缓冲电路及寄生参数的过程过程时间。

2. 短路电流检测级保护动作响应时间,IGBT的驱动时间总计约需5us,考虑安全因数,IGBT应能承受6~10us的短路冲击不损坏。

IGBT的短路承受能力定义:在特定的电源电压下(不低于0.5Vces),Vge=+15V, 短路电流不高于10倍额定电流,最高结温为125℃,导电时间6~10us的条件下不损坏。

各大功率器件厂商对IGBT短路耐受能力表现形式(有啥曲线图来表示短路耐受能力,SCSOA)

第一类:给出IGBT短路相关参数

图a,直接给1200V IGBT的短路安全工作区,从图可以看出,IGBT在短路10us情况下,可以工作2倍额定电路,VCE=1200V;输出8倍额定电流,VCE=800V. 从图示可以直接了解到IGBT的SCSOA参数。

第二类:给出一些相关短路参数图(b): 表示IGBT输出特性(电流与VGE,Vce关系)。图(c)(d) 短路电流IC与Vce实测波形。

第三类:给出明确SCSOAI

优异的IGBT的SCSOA:在额定Vces且10倍额定电流持续10us,且在IGBT寿命内可承受1000次以上的短路冲击。

珠海富士智能股份有限公司专注于IGBT散热铜底板研发与制造!http://www.fujichinon.com/

0 阅读:0

半导体守护者

简介:感谢大家的关注