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IGBT驱动器提供可靠的保护

IGBT驱动器提供可靠的保护

点击数:7843 次   录入时间:03-04 12:02:40   整理:http://www.55dianzi.com   电工技术
  第二种快速错误模式是由电路引起的过电压导致的。必须检测关断过程中产生的过电压并将其迅速减小以防止igbt模块被损坏。电源电路中的杂散电感导致开关浪涌,例如母线所导致的。外部引发的过电压是缓慢的,可通过监控直流环节电压更有效地控制。

  驱动器电子可以通过有源钳位直接控制过电压,也可以使用intellioff(智能关断),一种用于减小临界电压尖峰的功能。如图2,3所示。

  只要出现过电压,有源箝位让igbt重新导通。栅极充电过程基本上是由集电极和栅极间的中央单元控制的,以降低过电压。

  这里,过电压值的最大值对应齐纳电压。晶体管再次工作在安全操作区内,但将储存在lk中的能量转换为热量。在此过程中,igbt内部在很短的时间内产生大量的额外损耗。这些损耗加速了组件的老化过程并限制了变换器系统的可靠性。

  防止发生过电压的一种方法是使用intellioff关断功能。结合对软关断几乎是即时开关响应的优点,intellioff提供了优化的关断能力。得益于不同速度的栅极放电,关断过程本身被intellioff优化。首先,驱动器启动igbt关断过程越快越好。只要关断过程进入过压阶段,驱动器减慢关断过程,在这种情况下主动应对过电压。最后,igbt驱动器安全可靠地关断模块。

  只要关断信号到来,驱动器产生负的栅极电荷。栅极集电极和发射极电容的放电过程开始,栅极电流达到其负峰值(period0)。由于米勒效应,其描述了电容容抗在关断时的反馈过程,栅极发射极电压在特定的时间(period1)内保持较高的电平。得益于小阻值的关断电阻,intellioff缩短了放电时间,并允许该过程加速。在period2,大阻值电阻减慢关断过程,这样做避免了电路引起的电压尖峰(period2)。如果没有intellioff,在有源箝位的情况下,这一阶段可能会出现过压,产生额外的损耗。如果不采取合适的保护措施,最终可能会导致模块的损坏。一旦危险的电压尖峰时间过去了,驱动器通过intellioff功能实现关断电阻的并联,确保igbt被安全有效地关断。得益于大小关断电阻间的可调时间常数,简单的调整是可能的。

  特别是新一代igbt,具有非常快和硬的开关特性。intellioff功能可确保无危险电压尖峰风险的快速关断,并由此帮助确保新igbt模块的最佳性能。相比之下,替代的防护概念以限制igbt模块性能换取保护,这样做会产生的额外损耗。

  栅极驱动器的理想保护取决于特定的应用。然而,一般来说,在系统标注尺寸阶段调查和分析错误机制是明智的。采用栅极驱动器去永久性地补偿非允许条件不是一个有效的解决方案,再者也会降低可靠性。一个更加有效的过电压保护方法是使用intellioff功能,可在第一时间防止出现电压尖峰。vce监测是一种可靠的短路检测方法,相比di/dt检测具有许多优势,因其可适应和适用于任何的标准模块。

3 结束语

  当今市场上有许多不同的驱动器保护解决方案,从标准的保护功能到高度复杂的驱动器解决方案。然而,采用简单的驱动器解决方案,用户必须自己集成保护功能,并为整个系统提供驱动器保护。这会是相当昂贵的并且驱动器保护往往被低估。相比之下,高度复杂的驱动器解决方案往往存在不利之处,系统的实现相当复杂且使用寿命常常是受限的。一个最佳的驱动解决方案必须满足系统的可靠性要求,但也应把大规模生产应用的价格作为重要因素来考虑。

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