集电极与发射极之间的电压高于最高工作就会击穿。通常由IGBT从闭合(close)到打开(open)过程中电流突然下降造成的尖峰电压(voltage spike)所导致,因为在IGBT以及电路中会有不可避免的感性阻抗。
IGBT,绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。
GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
扩展资料:
一、IGBT是将强电流、高压应用和快速终端设备用垂直功率MOSFET的自然进化。由于实现一个较高的击穿电压BVDSS需要一个源漏通道,而这个通道却具有很高的电阻率,因而造成功率MOSFET具有RDS(on)数值高的特征,IGBT消除了现有功率MOSFET的这些主要缺点。
虽然最新一代功率MOSFET 器件大幅度改进了RDS(on)特性,但是在高电平时,功率导通损耗仍然要比IGBT 技术高出很多。
二、若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压,则MOSFET导通,这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V,则MOS 截止,切断PNP晶体管基极电流的供给,使得晶体管截止。
IGBT与MOSFET一样也是电压控制型器件,在它的栅极—发射极间施加十几V的直流电压,只有在uA级的漏电流流过,基本上不消耗功率。
百度百科-IGBT
igbt驱动的测试
IGBT工作原理:
IGBT的等效电路如图1所示。由图1可知,若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压,则MOSFET导通,这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V,则MOSFET截止,切断PNP晶体管基极电流的供给,使得晶体管截止。
由此可知,IGBT的安全可靠与否主要由以下因素决定:
——IGBT栅极与发射极之间的电压;
——IGBT集电极与发射极之间的电压;
——流过IGBT集电极-发射极的电流;
——IGBT的结温。
如果IGBT栅极与发射极之间的电压,即驱动电压过低,则IGBT不能稳定正常地工作,如果过高超过栅极-发射极之间的耐压则IGBT可能永久性损坏;同样,如果加在IGBT集电极与发射极允许的电压超过集电极-发射极之间的耐压,流过IGBT集电极-发射极的电流超过集电极-发射极允许的最大电流,IGBT的结温超过其结温的允许值,IGBT都可能会永久性损坏。
带保护功能的驱动器和驱动板,用户如要测试正常的静态(不加主电情况下)输出波形,需要注意以下几点:
1、如果功率管IGBT或MOSFET已经连接在电路中了,则加上驱动电源和PWM输入信号,就可以在输出端用示波器看到相应的输出信号。
2、如果功率管没有接,只是在做一个输出测试,那么必须将应接功率管集电极和发射极(或漏极和源极)的两点予以短路才行。因为如果集电极或漏极悬空,那么驱动器或驱动板将认为功率管处于短路状态而启动内部的保护机制,这时看到的将是驱动器输出的保护信号波形,无论是波形形状还是周期都与输入的PWM信号完全不同。 IGBT在应用中要解决的主要问题就是如何在过流、短路和过压的情况下对IGBT实行比较完善的保护。过流故障一般需要稍长的时间才使电源过热,因此对它的保护都由主控制板来解决。过压一般发生在IGBT关断时,较大的di/dt在寄生电感上产生了较高的电压,这需要用缓冲电路来钳制,或者适当降低关断的速率。短路故障发生后瞬时就会产生极大的电流,很快就会损坏IGBT,主控制板的过流保护根本来不及,必须由驱动电路或驱动器立刻加以保护。
因此驱动器的短路保护功能设计的是否完善,对电源的安全运行至关重要。拿到一个驱动电路,使用前先测试一下它的短路保护功能是否完善,是很有必要的。本文介绍两种测试方法。
1、第一种测试方法
图中PWM信号送到驱动器的信号输入端,故障后再启动电容Creset=10nF,Dhv是高反压快恢复管,限流电阻Rlimit=10-100R,电容C=10-470uF。示波器可在驱动器的输入和输出端监测。如果不接Creset,则驱动器输出端输出的是约1ms的脉冲,也就是IGBT每1ms短路一次。考虑到有的IGBT在这种情况下时间长了仍有可能过热烧毁,接入10nF的Creset后,则为约12ms短路一次,保证了IGBT的安全。
过流动作阈值设置电阻Rn的选取,请根据所试驱动器说明中的关于Rn的说明和所试验IGBT的正向伏安特性曲线选取合适的阻值。
在单管电路的开关电源中,接入适当的Creset后,可以省去通常的短路信号反馈光耦。
2、第二种测试方法
与第一种方法类似,只是不让IGBT始终保持短路,用手工来短路A、B两点。这种短路试验比第一种更严酷,对驱动器的要求也更高,因为手工短路,不可能一下接实,实际是一连串的通断过程。 注意:实验时一定注意人身安全,最好在工频输入处加一个隔离变压器。