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反偏压门极电压-VGE不足产生IGBT模块误触发的应对方法

反偏压门极电压-VGE不足产生IGBT模块误触发的应对方法

点击数:7234 次   录入时间:03-04 11:45:20   整理:http://www.55dianzi.com   电源类故障

  反偏压门极电压-VGE一旦不足,将会引起IGBT误触发,使上下支路的IGBT双方均导通,形成短路电流。切断该电流时可能由于浪涌电压和发生的损耗而破坏产品。在设计装置时必须确认没有出现这种由于上下支路短路而产生短路电流的现象(推荐的-VGE=-15V)。
  产生上述现象的原理用图1、图2表示(图1中表示外加了-VGE的IGBT,该图中虽然没有明确表示,但请假定该IGBT的对置支路也同样串联着IGBT)。首先,对置支路的IGBT处于开通状态时,图1FWD就反向恢复。此时,C-E间产生像图2所示的dv/dt。由于该dv/dt,电源ICG通过C-G间的反向传输电容Cres、门极电阻RG如图1所示流动。该iCG在RG的两端引发ΔV=RG×iCG的电位差,VGE如图2所示状态涌上+侧。此时,一旦VGE峰值电压超过IGBT的VGE(th),则IGBT导通,上下支路流过短路电流。
  反而言之,只要VGE峰值电压不超过IGBT的VGE(th),上下支路就没有短路电流流过,因此为了避免发生这种不良现象,外加足够的反偏压电压(-VGE)很重要。需要的-VGE值随使用中的驱动电路和门极配线、RG等变化,因此在装置设计时必须确认上下支路是否有短路电流。下面表示这种确认方法的例子。

图1 dv dt误动作的原理

图1 dv/dt误动作的原理

图2 反向恢复时的VCE iCG VGE 波形

图2 反向恢复时的VCE/iCG/VGE 波形


  图3为上下支路是否有短路电流的确认方法实例。首先,如图将变频器输出端子(U、V、W)开放(无负荷)。然后,启动变频器,驱动各IGBT。此时,如图所示,如果检测出从电源线流出的电流,则可以确认上下支路是否有短路电流。如果反偏压电流充足,则能测出给元件的结电容充电的微小的脉冲电流(额定电流的5%左右)。但是,如果反偏压电压-VGE不足时,该电流将变大。为能正确地判断,用绝不产生误触发的-VGE(推荐-VGE=-15V)进行对该电流作检测之后,用既定的-VGE再次对电流检测。如果两者的电流为相同值,则说明没有产生误触发。
  作为对策,推荐使用的方法是增加反偏压电压-VGE直至短路电流消失为止,或者在G-E间附加Cies的一半左右的电容(CGE)(但是,附加CGE的方法会很大程度影响交换时间和交换损耗,请充分考虑后再决定是否采用该方法)。另外,上下支路流过短路电流的重要原因除了上述的dv/dt误触发以外还有空载时间不足的现象。在发生该现象的时候,也能用图3所示的试验观测到短路电流,在即使增加反偏压电压-VGE短路电流仍不减少的情况下,请采取增加空载时间等对策。

图3 短路电流的测定电路

图3 短路电流的测定电路




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