igbt功率模塊門極驅動需求

2022-01-07

絕緣柵雙極晶體管igbt模塊是第3代功率器件,安全工作,它集功率晶體管GTR和功率場效應管MOSFET的特點于一體,具備易于驅動、峰值電流容量大、自關閉、開關頻率高(10-40kHz)的特點,是現在發展極為快速的新一代的電力電子器件。普遍使用于小體積、高效率的變頻電源、電機調速、UPS及逆變焊機之中。igbt模塊的驅動和保護是其用到中的核心技術。在此按照長時間用到igbt模塊的經驗并參閱相關文獻對igbt模塊的門極驅動問題做些歸納,希望對廣大igbt模塊用到人員有相應的幫助。
igbt模塊門極驅動需求

1、柵極驅動電壓

因igbt模塊柵極-發射極阻抗大,故可用到MOSFET驅動工藝來驅動,但igbt模塊的輸入電容較MOSFET大,所以igbt模塊的驅動偏壓應比MOSFET驅動所需要偏壓強。圖1是一個經典的案例。在+20℃環境下,測得60A,1200V之下的igbt模塊開通電壓閥值為5~6V,在實際用到時,為得到最小的導通壓降,應選擇Ugc≥(1.5~3)Uge(th),當Uge增加時,導通時集射電壓Uce將減少,開通耗損也隨之減少,但在負載短路環節中Uge增加,集電極電流Ic也將也隨之增加,可使igbt模塊能承擔短路損壞的脈寬變窄,所以Ugc的選擇不可過大,這足夠使igbt模塊完全飽和,并且也局限了短路電流以及所帶來的應力(在具備短路運行環節的設施中,如在電機中用到igbt模塊時,+Uge在滿足要求的環境下盡可能選擇最小值,以提升其耐短路能力)。

2、對電源的需求

對于全橋或半橋電路而言,上下管的驅動電源要相互隔離,因為igbt模塊是電壓控制器件,所需要的驅動功率很小,主要是對其內部幾百至幾千皮法的輸入電容的充放電,需求能供應較大的瞬時電流,要使igbt模塊快速關閉,應盡可能減少電源的內阻,并且為防止igbt模塊關閉時產生的du/dt誤使igbt模塊導通,應加上一個-5V的關柵電壓,以確保其完全可靠的關閉(過大的反方向電壓會導致igbt模塊柵射反方向擊穿,通常為-2~-10V間)。

3、對驅動波形的要求

從減少耗損角度講,門極驅動電壓脈沖的上升沿和下降沿要盡可能陡峭,前沿很陡的門極電壓使igbt模塊快速開通,到達飽和的時間很短,因此可以降低開通耗損,同樣,在igbt模塊斷開時,陡峭的下降沿可以縮減斷開時間,進而減少了斷開耗損,發熱量降低。但在實際用中,過快的開通和斷開在大電感負載情況下反而是不利的。因為在這種情況下,igbt模塊過快的開通與斷開將在線路中造成頻率很高、幅值很大、脈寬很窄的尖峰電壓Ldi/dt,而且這類尖峰難以被吸收掉。此電壓有可能會導致igbt模塊或其余元件被過壓擊穿而毀壞。因此在選擇驅動波形的上升和下降速度時,應按照線路中元件的耐壓能力及du/dt吸收線路性能綜合考慮。

以上就是傳承電子對igbt功率模塊門極驅動需求的介紹,傳承電子是一家以電力電子為專業領域的功率半導體模塊制造商,為眾多的企業公司提供功率半導體模塊的定制、生產和加工,同時還給眾多公司提供來料代工或貼牌加工業務。主要產品為各種封裝形式的絕緣式和非絕緣式功率半導體模塊、各種標準和非標準的功率半導體模塊等。

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