IGBT的正确选择和使用

IGBT的正确选择和使用文章出处：发布时间：2011/09/20|405次阅读|2次推荐|0条留言业界领先的TEMPO评估服务高分段能力，高性能贴片保险丝专为OEM设计师和工程师而设计的产品使用安捷伦电源，赢取iPad2Samtec连接器完整的信号来源每天新产品时刻新体验完整的15A开关模式电源摘要:本文研究了逆变器核心开关器件IGBT主要参数的选择，分析三相逆变电路拓扑及功率器件IGBT的应用特点，根据其特点选择合适额定电压，额定电流和开关参数。以及优化设计栅电压，克服Miller效应的影响，确保在IGBT应用过程中的可靠性。0前言伴随科学技术的发展和低碳经济的要求，逆变器在各行各业中应用飞速发展，而IGBT是目前逆变器中使用的主流开关器件，也在逆变结构中起核心作用。采用IGBT进行功率变换，能够提高用电效率，改善用电质量。新型IGBT逆变技术是推动我国低碳经济发展战略的突破口，同时缓解能源，资源和环境等方面的压力，加快转变经济增长方式，促进信息化带动工业化，提高国家经济安全性，起着重要作用，因此，IGBT在逆变器中的正确选择与使用，有着举足轻重的作用。逆变技术对IGBT的参数要求并不是一成不变的，逆变技术已从硬开关技术，移相软开关技术发展到双零软开关技术，各个技术之间存在相辅相成的纽带关系，同时具有各自的应用电路要求特点，因而，对开关器件的IGBT的要求各不相同。而IGBT正确选择与使用尤为重要。IGBT额定电压的选择三相380V输入电压经过整流和滤波后，直流母线电压的最大值：很X38O537V在开关工作的条件下，fGBT的额定电压一般要求高于直流母线电压的两倍，根据IGBT规格的电压等级，选择1200V电压等级的IGBT。IGBT额定电流的选择以30kW变频器为例，负载电流约为79A，由于负载电气启动或加速时，电流过载，一般要求1分钟的时间内，承受1.5倍的过流，择最大负载电流约为119A，建议选择150A电流等级的IGBT。IGBT开关参数的选择变频器的开关频率一般小于10kH乙而在实际工作的过程中，fGBT的通态损耗所占比重比较大，建议选择低通态型IGBT，以30kW，逆变频率小于10kHz的变频器为例，选择IGBT的开关参数见表1。表1IGBT升关参数参数测试条件■^d(on)开通延迟时间Vcc-600V,lc-150AVGE=士15VTJ=25T感性负载上升时间侦泌）关断延返时间tf下降时同开通延浪时间Vcc=600V.Ic=150AVG£=±15VTJ=125T感性负载tr上升时间t由。m关断延迟时间%下降时间4影响IGBT可靠性因素1）栅电压。IGBT工作时，必须有正向栅电压，常用的栅驱动电压值为15〜187,最高用到20V,而棚电压与栅极电阻Rg有很大关系，在设计IGBT驱动电路时，参考IGBTDatasheet中的额定Rg值，设计合适驱动参数，保证合理正向栅电压。因为IGBT的工作状态与正向棚电压有很大关系，正向栅电压越高，开通损耗越小，正向压降也咯小。在桥式电路和大功率应用情况下，为了避免干扰，在IGBT关断时，栅极加负电压，一般在-5-15V，保证IGBT的关断，避免Miller效应影响。2）Miller效应。为了降低Miller效应的影响，在IGBT栅驱动电路中采用改进措施：（1）开通和关断采用不同栅电阻Rg,ON和Rg,off，确保IGBT的有效开通和关断；（2）栅源间加电容c，对Miller效应产生的电压进行能量泄放；（3）关断时加负栅压。在实际设计中，采用三者合理组合，对改进Miller效应的效果更佳。5结束语（1）IGBT是逆变器主要使用的主要功率开关器件，也是逆变器中主要工作器件，合理选择IGBT是保证IGBT可靠工作的前提，同时，要根据三相逆变电路结构的特点，选择低通态型IGBT为佳。（2）根据IGBT的棚特性。合理设计栅驱动结构，保证IGBT有效的开通和关断，降低Miller效应的影响。IGBT管好坏的检测IGBT管的好坏可用指针万用表的Rx1k挡来检测，或用数字万用表的"”挡来测量PN结正向压降进行判断。检测前先将IGBT管三只引脚短路放电，避免影响检测的准确度；然后用指针万用表的两枝表笔正反测G、e两极及G、c两极的电阻，对于正常的IGBT管，上述所测值均为无穷大；最后用指针万用表的红笔接c极，黑笔接e极，若所测值在3.5k。左右，则所测管为含阻尼二极管的IGBT管，若所测值在50k。左右，则所测IGBT管内不含阻尼二极管。对于数字万用表，正常情况下，IGBT管的e、c极间正向压降约为0.5V。综上所述，内含阻尼二极管的IGBT管检测示意图如图所示，表笔连接除图中所示外，其他连接检测的读数均为无穷大。如果测得IGBT管三个引脚间电阻均很小，则说明该管已击穿损坏；若测得IGBT管三个引脚间电阻均为无穷大，说明该管已开路损坏。实际维修中IGBT管多为击穿损坏。提示：正常的IGBT管，G、e两极与G、c两极间的正反向电阻均为无穷大；内含阻尼二极管的IGBT管正常时，e、c极间均有4k。正向电阻。IGBT管放大能力的初略判断在检测IGBT管的放大能力之前，应先将IGBT管三个引脚短路放电；然后将指针万用表置于Rx1k挡，用红表笔接IGBT管e极，黑表笔接管子c极，此时万用表指针不偏转，即阻值为无穷大；接着用黑表笔碰触一下G极后，再将黑表笔接管子c极，测c、e极间电阻，这时万用表指针偏转，即c、e极问电阻值由无穷大减小到某一值。上述现象说明IGBT管具有一定的放大能力，所测得的阻值越小，IGBT竹的放大能力越强。提示：由于IGBT管G极内部电路具有电容特性，能够储存一定量的电荷，因此每次检测IGBT管时，都应先短路三极，以防引起误判。值得注意的是，部分IGBT管，如K25T120、GT40T101等，按上述方法用指针万用表Rx1k挡所测阻值均为无穷大，因此不能判断管子的放大能力。这时换用Rx10k挡检测判断即可。例如K25T120型IGBT管，使用MF500型万用表Rx10k挡，红表笔接e极，黑表笔接c极时，阻值为无穷大;若这时用于指同时接触一下黑表笔与G极，阻值立即降至110k。