IGBT的保護(hù)設(shè)計(jì)

圖中：v_CE為IGBT集電極－發(fā)射極間的電壓波形；

i_c為IGBT的集電極電流；

U_d為輸入IGBT的直流電壓；

V_CESP=U_d＋Ldi_c/dt,為浪涌電壓峰值。

如果V_CESP超出IGBT的集電極－發(fā)射極間耐壓值V_CES，就可能損壞IGBT。解決的辦法主要有：

——在選取IGBT時(shí)考慮設(shè)計(jì)裕量；

——在電路設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)整IGBT驅(qū)動電路的R_g，使di/dt盡可能小；

——盡量將電解電容靠近IGBT安裝，以減小分布電感；

——根據(jù)情況加裝緩沖保護(hù)電路，旁路高頻浪涌電壓。

由于緩沖保護(hù)電路對IGBT的安全工作起著很重要的作用，在此將緩沖保護(hù)電路的類型和特點(diǎn)作一介紹。

——C緩沖電路 如圖4(a)所示，采用薄膜電容，靠近IGBT安裝，其特點(diǎn)是電路簡單，其缺點(diǎn)是由分布電感及緩沖電容構(gòu)成LC諧振電路，易產(chǎn)生電壓振蕩，而且IGBT開通時(shí)集電極電流較大。

——RC緩沖電路 如圖4(b)所示，其特點(diǎn)是適合于斬波電路，但在使用大容量IGBT時(shí)，必須使緩沖電阻值增大，否則，開通時(shí)集電極電流過大，使IGBT功能受到一定限制。

——RCD緩沖電路 如圖4(c)所示，與RC緩沖電路相比其特點(diǎn)是，增加了緩沖二極管從而使緩沖電阻增大，避開了開通時(shí)IGBT功能受阻的問題。

（a）C緩沖電路 （b）RC緩沖電路

（c）RCD緩沖電路 （d）放電阻止型緩沖電路

圖4 緩沖保護(hù)電路

該緩沖電路中緩沖電阻產(chǎn)生的損耗為

P=LI²f＋CU_d²f

式中：L為主電路中的分布電感；

I為IGBT關(guān)斷時(shí)的集電極電流；

f為IGBT的開關(guān)頻率；

C為緩沖電容；

U_d為直流電壓值。

——放電阻止型緩沖電路如圖4(d)所示，與RCD緩沖電路相比其特點(diǎn)是，產(chǎn)生的損耗小，適合于高頻開關(guān)。

在該緩沖電路中緩沖電阻上產(chǎn)生的損耗為

P=LI²f

根據(jù)實(shí)際情況選取適當(dāng)?shù)木彌_保護(hù)電路，抑制關(guān)斷浪涌電壓。在進(jìn)行裝配時(shí)，要盡量降低主電路和緩沖電路的分布電感，接線越短越粗越好。

2．3 集電極電流過流保護(hù)

對IGBT的過流保護(hù)，主要有3種方法。