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IGBT管過(guò)電壓保護(hù)電路
來(lái)源: 日期:2013-12-5 10:32:57 人氣:標(biāo)簽:
①靜電聚積在柵極電容上引起過(guò)電壓。
②電容密勒效應(yīng)引起的柵極過(guò)電壓。
為了防止igbt管的柵極一發(fā)射極間出現(xiàn)過(guò)電壓,應(yīng)在igbt管的柵極與發(fā)射極間并接一只幾十千歐的電阻,此電阻應(yīng)盡量靠近柵極與發(fā)射極。
(2)集電極與發(fā)射極間的過(guò)電壓保護(hù)
igbt管的集電極一發(fā)射極過(guò)電壓的產(chǎn)生主要有兩種情況:一種是施加到igbt管的集電極一發(fā)射極間的直流電壓過(guò)高;另一種為集電極一發(fā)射極上的浪涌電壓過(guò)高。
對(duì)于igbt管關(guān)斷過(guò)電壓和續(xù)流二極管反向恢復(fù)過(guò)電壓,采用緩沖電路是抑制集電極一發(fā)射極間過(guò)電壓的有效措施。緩沖電路之所以能減小igbt管集電極一發(fā)射極間的過(guò)電壓,是因?yàn)樗o回路電感提供了泄能回路,降低了回路電感上電流的變化率。抑制過(guò)電壓的器件有:
①金屬氧化物壓敏電阻。金屬氧化物壓敏電阻是一種良好的電壓尖峰抑制器件,它的響應(yīng)時(shí)間為毫秒級(jí),能抑制寬度很窄的尖峰電壓。金屬氧化物壓敏電阻具有通流容量大(500~5000a),平均漏電流小(幾微安),使用電壓范圍寬(30~1500v),體積小,可靠性高且價(jià)格便宜等特點(diǎn)。但它能抑制的尖峰電壓寬度不能過(guò)大,否則壓敏電阻將會(huì)因功耗過(guò)大而燒壞。
②并在直流母線上的無(wú)感電容。在由r、c、vd構(gòu)成的放電阻止型緩沖電路中,要選擇高頻特性好的無(wú)感電容器作為緩沖電容,選擇過(guò)渡正向電壓低、反向恢復(fù)時(shí)間短、反向恢復(fù)特性軟的二極管作為緩沖二極管。緩沖二極管的反向耐壓及峰值正向電流要與igbt管的額定電壓及額定電流相當(dāng)。
(3)直流過(guò)電壓
直流過(guò)電壓產(chǎn)生的原因是;輸入交流電源或igbt管的前一級(jí)輸入發(fā)生異常,解決的辦法是:在選取ig-bt管時(shí)進(jìn)行降額設(shè)計(jì)。另外,也可在檢測(cè)出這一過(guò)電壓時(shí)關(guān)斷igbt管的輸入,保證igbt管的安全。
(4)浪涌過(guò)電壓
由于電路中分布電感的存在,加之igbt管的開關(guān)速度較高,當(dāng)igbt管關(guān)斷時(shí)與之并接的反向恢復(fù)二極管逆向恢復(fù)時(shí),就會(huì)產(chǎn)生很大的浪涌電壓(ldi/dt),威脅igbt管的安全。通常igbt管的浪涌電壓波形如下圖所示。在圖中,uce為igbt管集電極一發(fā)射極間的電壓,ic為igbt管的集電極電流,ud為輸入igbt管的直流電壓。浪涌電壓峰值ucesp為:
如果ucesp超出igbt管的集電極一發(fā)射極間的耐壓值uces,就可能損壞igbt管。
抑制浪涌電壓的方法主要有:
①在選取igbt管時(shí)考慮設(shè)計(jì)裕量。
②在電路設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)整ig-bt管驅(qū)動(dòng)電路的柵極電阻pg,使di/dt盡可能小。
③盡量將電解電容靠近igbt管安裝,以減小分布電感。
④根據(jù)情況加裝緩沖保護(hù)電路,旁路高頻浪涌電壓。
(5)igbt管開關(guān)過(guò)程中的過(guò)電壓
igbt管關(guān)斷時(shí),其集電極電流的下降率較高,尤其是在短路故障的情況下,如不采取軟關(guān)斷措施,它的臨界電流下降率將達(dá)到數(shù)千安每微秒。極高的電流下降率將會(huì)在主電路的分布電感上感應(yīng)出較高的過(guò)電壓,導(dǎo)致igbt管關(guān)斷時(shí)電流、電壓的運(yùn)行軌跡超出它的安全工作區(qū)而損壞。
所以,從關(guān)斷的角度考慮,希望主電路的電感和電流下降率越小越好。但對(duì)于igbt管的開通來(lái)說(shuō),集電極電路的電感有利于抑制續(xù)流二極管的反向恢復(fù)電流和電容器充、放電造成的峰值電流,能減小開通損耗,承受較高的開通電流上升率。一般情況下,igbt管開關(guān)電路的集電極不需要串聯(lián)電感,其開通損耗可以通過(guò)改善柵極驅(qū)動(dòng)條件來(lái)加以控制。
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