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达人支招终结IGBT烧毁

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逆变电源是一种较为常见的电流转换电源,它能够将普通的直流电转换为所需的交流电。在逆变电源的H桥当中,有时需要将电路中的MOS管替换为IGBT。但在替换之后的开机带载很有可能发生炸机。
想要避免这种情况,可以从峰值电流保护入手,做好驱动和保护就能保证IGBT不会爆炸,本篇文章详解了这种逆变H桥IGBT单管驱动保护的方法,希望能对大家有所帮助。
被人们熟知的逆变电源H桥电路,也可称为逆变电源的后级。本设计中需要加上IGBT,同样电流容量的IGBT单管,比同样电流容量的MOSFET要脆弱,也就是说,在逆变H桥里同样的电流容量下,MOSFET的承受能力要比IGBT高。
也许有的朋友会认为一个IRFP460,20A/500V的MOSFET,再加上SGH40N60UFD40A/600V的IGBT应该足以防止爆炸的发生,但实际情况却是,带载之后突然加负载和撤销负载,之后就炸机了。
通过不断的实践后,其实只要遵循特定的规律,完全可以防止炸机的发生。就是采用峰值电流保护的措施就能让IGBT不会炸。我们将这个问题看出几个部分来解决:驱动电路;电流采集电路;保护机制。
驱动电路
这次采用的IGBT为IXGH48N60B3D1,驱动电路如下:
图1 IXGH48N60B3D1驱动电路图 这是一个非常典型的应用电路,完全可以用于IGBT或者MOSFET,但是也有些不一样的地方。
从整体来看,这个电路并没有保护,用在逆变电源上肯定会炸机。所以我们要做的就是将这个电路的实质摸清楚。
在图1当中,驱动电阻R2在驱动里头非常重要,D1配合关闭的时候,让IGBT的CGE快速的放电,但在这里需要说明的是,这个D1可以根据需要进行添加,可在D1回路里头串联一个电阻做0FF关闭时候的栅极电阻。
波形图片和实例
图2 图2是波形图,是在不同的栅极电阻下,与HV+400V共同产生作用的时上下2个IGBT栅极的实际情况。
图2(a)是在取消负压的时候,上下2管之间的栅极波形,栅极电阻都是在10R情况下。在不加DC400V情况下测量2管G极波形,图2(b)是在DC400V情况下,2管的栅极波形。
为何第二个图会有一个尖峰呢?这个要从IGBT的内部情况说起,简单来说,IGBT的GE上有一个寄生的电容,它和另外的CGC一个寄生电容共同组成一个水池子,那就是QG,其实这个和MOSFET十分接近。
那么在来看看为何400V加上去就会在下管上的G级上产生尖峰。

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图3 如图3所示,当上管开通的时候,此时是截止的,由于上管开通的时候,要引入DV/DT的概念,这个比较抽象,先不管它,简单通俗的说就是上管开通的时候,上管等效为直通了,+DC400V电压立马加入到下管的C级上,这么高的电压立刻从IGBT的寄生电容上通过产生一个感应电流,这个感应电流图3有公式计算,这个电流在RG电阻和驱动内阻的共同作用下,在下管的栅极上构成一个尖峰电压,如上面那个示波器的截图所示。到目前为止,都还没有提到米勒电容的概念,但是只要理解了这些,然后对着规格书一看,米勒电容是什么,对电路有何影响,就容易理解多了。


1楼2016-03-08 11:29回复