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IGBT短路性能:IGBT模块短路特性强烈地依赖于具体应用条件,如温度、杂散电感、IGBT驱动电路及短路回路阻抗。IGBT短路特性可用下面测试电路描述。一个IGBT短接集电极及发射极,另一个IGBT施加单个驱动脉冲。对应的电压电流典型波形如图所示,导通IGBT的电流以一定的斜率迅速上升,速度取决于DC-Link电压及回路杂散电感。IGBT进入退饱和状态,短路电流被限制在额定电流的若干倍(取决于IGBT的结构特性),集电极-发射极电压保持在高位,芯片的温度由于短路大电流造成的功耗而上升,温度上升短路电流会略微下降。在一个规定的短路维持时间tsc内,IGBT必须被关断以避免损坏。
IGBT寄生导通现象:IGBT半桥电路运作时的一个常见问题是因米勒电容引起的寄生导通问题,如下图所示。S2处于关断状态,S1开通时,S2两端会产生电压变化(dv/dt),将会形成因自身寄生米勒电容CCG所引发的电流,这个电流流过栅极电阻RG与驱动内部电阻,造成IGBT栅极到射极上的压降,如果这个电压超过IGBT的栅极临界电压,那么就可能造成S2的寄生导通,形成短路,引起电流击穿问题,进而可能导致IGBT损坏。
寄生导通的根本原因是集电极和栅极之间固有的米勒电容造成的,如果集电极与发射极之间存在高电压瞬变,由于驱动回路寄生电感,米勒电容分压器反应速度远远快于外围驱动电路。因此即使IGBT关断在0V栅极电压,dvce/dt将会造成栅极电压的上升,栅极电路的影响将被忽略。栅极发射极电压可由下式计算:
由上式可知,Cres/Cies的比例应该越小越好。为了避免栅极驱动的损耗,输入电容的值也应该越小越好。因为米勒电容随着VCE的增大而减小,所以,随着集电极-发射极电压的增大,抑制dv/dt寄生导通的鲁棒性能也增加。
审核编辑:刘清
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