igbt功率模塊過電流毀壞的解決對策

2021-08-19

為了避免igbt模塊出現鎖定效應而毀壞，在線路設計中應確保igbt模塊的最大工作電流應不超過igbt模塊的IDM值，同時留意可適度提升驅動電阻值RG的方式延長關閉時間，減少igbt模塊的di/dt。驅動電壓的大小也會干擾igbt模塊的鎖定效應，驅動電壓低，承擔過電流時間長，igbt模塊需要加負偏壓，igbt模塊廠家通常建議加－5V左右的反偏電壓。在有負偏壓情形下，驅動正電壓在10~15V間，igbt模塊發射極的電流可在5~10μs內超出額定電流的4~10倍，因此 igbt模塊需要設有驅動負偏壓。

鑒于負載沖擊特性各不相同，且供電的設備可能出現電源短路故障，因此在設計中采取限流措施對igbt模塊的電流限制也是需要的，可考慮選用igbt模塊廠家供應的驅動厚膜線路。如EXB841、EXB840，M57959AL，57962CL這類產品，它們可對igbt模塊的集電極電壓完成監測，倘若igbt模塊出現過電流，內部線路關上驅動信號。

這個方式有時候也會無法保護igbt模塊，因些廠家建議的短路保護方式是：先監測通態壓降VCE，倘若VCE超出設定值，保護線路立刻將驅動電壓降為8V，因此igbt模塊由飽和狀態轉到放大區，通態電阻值提升，短路電流降低，通過4μs持續監測通態壓降VCE，倘若正常，將驅動電壓恢復正常，倘若未恢復，將驅動信號關上，使集電極電流減至零，如此可完成短路電流軟關閉，能夠避色迅速關斷導致過大的di/dt毀壞igbt模塊，此外按照最新igbt模塊資料，一些igbt模塊的系列均內含過流限流線路（RTC線路）。

如下圖1所示，當出現過電流，10μs內將igbt模塊的驅動電壓減至9V，配合M57160AL厚膜驅動線路能夠迅速軟關閉保護igbt模塊。在逆變橋的同臂支路2個驅動信號需要是互鎖的，并且應當設定死區時間（即共同不導通時間）。

圖1igbt模塊的RCT線路

以上是傳承電子對igbt功率模塊過電流毀壞的解決對策的介紹，并提供了相應的等效線路。依據上述解析，如啟動延時等效電路圖，在給柵極電容充電的時期，驅動電阻的值越小，時間常數越小，進而柵極電壓升高越快，啟動延遲的時間越小。由米勒平臺時期等效電路圖得知，驅動電阻越小，相同的柵極平臺電壓值，平臺持續時間也越小。驅動電阻越小，平臺電壓隨后，升高到最大柵極電壓的時間也越小。

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