1、GMXD1B1.IGBT过电流保护方法。(1)IGBT开关电路在负载短路下的后果分析(2)过电流保护方法为在短路下保障器件安全,避免上述现象产生,应采取正确的过电流保护方法。GMXD1B(1)IGBT开关电路在负载短路下的后果分析1)超越热极限:半导体的本征温度为250,当结温超越本征温度时,器件将丧失阻断能力,当负载短路时,高短路电流使IGBT结温上升,一旦超越其热极限,栅极保护相应失效。2)电流擎住:在正常电流下,IGBT由于薄层电阻很小,无电流擎住现象产生;但在短路时,由于短路电流很大,当RS上的压降高于0.7V时,J1正偏,引发电流擎住,栅压失控。3)关断过电压:为抑制短路电流,当故障
2、发生时,控制电路立即撤去正栅压,将IGBT关断,短路电流相应下降,由于电流下降率很高,在布线电感中将感生很高电压,尤其是器件内引线电感上的感应电压很难抑制,它将使器件因过电流转为关断过电压而失效。GMXD1B(2)过电流保护方法1)减压法:指短路时,先降低栅压,由前述,无论是过热或电流擎住,均源于短路电流过大,而该电流比例于正栅压Ug1,故障时先降低栅压是抑制短路电流的有效办法,如图1-43a所示。2)缓升法:指在关断IGBT时,设法减低电流的下降率以减小布线电感上的感生电压,避免关断过电压,有些文献称之为软关断方式,当然,延长关断过程势必增加器件的关断损耗,因此要酌情处理。GMXD1B(2)
3、过电流保护方法图1-43采用降压法抑制短路电流a)电流持续期为10sb)电流持续期长于10sGMXD1B2.EXB840系列集成式驱动芯片(1)主要性能指标。(2)工作原理分析GMXD1B(1)主要性能指标1)最高工作频率:40kHz2)驱动输出电压:20V3)光耦输入电流:10mA4)输出栅流峰值:4A5)驱动器件:300A/1.2kV的IGBT6)短路屏蔽时间:1.3sGMXD1B(1)主要性能指标图1-44集成式驱动芯片EXB841a)结构图b)原理图c)接线图1过电流保护电路2信号隔离电路3电压放大电路GMXD1B(2)工作原理分析1)正常开通过程:当光耦器VLC1的输入电流iP=10
4、mA时,VLC1动作并由截止转为导通,图1-44b中点电位迅速下降为零,使V1和V2由导通转为截止,点电位上升使V4相应导通,V5截止,VG栅极通过Rg和V4接向驱动电源(栅压Ug1=15V,稳压管VDZ2的阴极与VG发射极相连,其击穿电压为5V,驱动电源电压UD=20V),VG由断态转为通态,其端压uce降至导通电压Uce(sat)=3V,与此同时,由于V1截止使驱动电源通过R3向C2充电,其时间常数为2)正常关断过程:当VLC1的输入电流iP=0,光耦器即由导通转为截止,原先对C1的钳位作用解除,点电位上升并使V1和V2导通,于是点电位被钳到零,从而使V4由导通转为截止,V5由截止转为导通
5、,C2中储能很快沿V1释放,点和K电位降为零,保证VDZ1处于截止,VG可靠关断。3)异常导通保护过程:设VG已处通态,V1和V2截止,V4导通,V5截止,点电位稳定在8V左右,VDZ1截止,点电位为20V,VD6反偏截止。GMXD1B3.M579系列芯片(1)正常关断状态控制信号uS=0,光耦器VLC1关断,h=1(1代表高位,0代表低位,其他点类推),c=0,于是V1、V3截止,V2、V4导通。(2)正常导通状态uS=1,VLC1导通,h=0,c=1,于是V1、V3导通(V2、V4截止),Ug1=+15V,VG导通,uce下降,VD14导通,a=b=0,V7仍处导通,e=0,V6仍然截止,故VLC2也保持截止状态,电路无故障信号输出。(3)异常导通状态设VG已处导通,电路中器件的开关状态和各点电压均与正常导通时相仿。GMXD1B3.M579系列芯片表1-14M57959L集成芯片中器件开关状态GMXD1B3.M579系列芯片图1-45 芯片内部连接GMXD1B3.M579系列芯片表1-15MG50H2YS1的最大额定值GMXD1B3.M579系列芯片表1-16MG50H2YS1的电气特性参数=25