IGBT的保護(hù)設(shè)計(jì)

2.3.1 用電阻或電流互感器檢測過流進(jìn)行保護(hù)

如圖5（a）及圖5（b）所示，可以用電阻或電流互感器與IGBT串聯(lián)，檢測流過IGBT集電極的電流。當(dāng)有過流情況發(fā)生時(shí)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)斷開IGBT的輸入，達(dá)到保護(hù)IGBT的目的。

2.3.2 由IGBT的V_CE(sat)檢測過流進(jìn)行保護(hù)

如圖5（c）所示，因V_CE(sat)=I_cR_CE(sat)，當(dāng)I_c增大時(shí)，V_CE(sat)也隨之增大，若柵極電壓為高電平，而V_CE為高，則此時(shí)就有過流情況發(fā)生，此時(shí)與門輸出高電平，將過流信號(hào)輸出，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)斷開IGBT的輸入，保護(hù)IGBT。

2.3.3 檢測負(fù)載電流進(jìn)行保護(hù)

此方法與圖5（a）中的檢測方法基本相同，但圖5（a）屬直接法，此屬間接法，如圖5（d）所示。若負(fù)載短路或負(fù)載電流加大時(shí)，也可能使前級(jí)的IGBT的集電極電流增大，導(dǎo)致IGBT損壞。由負(fù)載處（或IGBT的后一級(jí)電路）檢測到異常后，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)切斷IGBT的輸入，達(dá)到保護(hù)的目的。

（a）用電阻檢測過流 （b）用電流互感器檢測過流

（c）由V_CE(sat)檢測過流 （d）通過負(fù)載電流檢測過流

圖5 集電極過流保護(hù)電路

2．4 過熱保護(hù)

一般情況下流過IGBT的電流較大，開關(guān)頻率較高，故而器件的損耗也比較大，如果熱量不能及時(shí)散掉，使得器件的結(jié)溫T_j超過T_jmax，則IGBT可能損壞。

IGBT的功耗包括穩(wěn)態(tài)功耗和動(dòng)態(tài)動(dòng)耗，其動(dòng)態(tài)功耗又包括開通功耗和關(guān)斷功耗。在進(jìn)行熱設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要保證其在正常工作時(shí)能夠充分散熱，而且還要保證其在發(fā)生短時(shí)過載時(shí)，IGBT的結(jié)溫也不超過T_jmax。

當(dāng)然，受設(shè)備的體積和重量等的限制以及性價(jià)比的考慮，散熱系統(tǒng)也不可能無限制地?cái)U(kuò)大。可在靠近IGBT處加裝一溫度繼電器等，檢測IGBT的工作溫度?？刂茍?zhí)行機(jī)構(gòu)在發(fā)生異常時(shí)切斷IGBT的輸入，保護(hù)其安全。

除此之外，將IGBT往散熱器上安裝固定時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

——由于熱阻隨IGBT安裝位置的不同而不同，因此，若在散熱器上僅安裝一個(gè)IGBT時(shí)，應(yīng)將其安裝在正中間，以便使得熱阻最小；當(dāng)要安裝幾個(gè)IGBT時(shí)，應(yīng)根據(jù)每個(gè)IGBT的發(fā)熱情況留出相應(yīng)的空間；

——使用帶紋路的散熱器時(shí)，應(yīng)將IGBT較寬的方向順著散熱器的紋路，以減少散熱器的變形；

——散熱器的安裝表面光潔度應(yīng)≤10μm，如果散熱器的表面不平，將大大增加散熱器與器件的接觸熱阻，甚至在IGBT的管芯和管殼之間的襯底上產(chǎn)生很大的張力，損壞IGBT的絕緣層；

——為了減少接觸熱阻，最好在散熱器與

IGBT模塊間涂抹導(dǎo)熱硅脂。

3 結(jié)語

在應(yīng)用IGBT時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，采取相應(yīng)的保護(hù)措施。只要在過壓、過流、過熱等幾個(gè)方面都采取有效的保護(hù)措施后，在實(shí)際應(yīng)用中均能夠取得良好的效果，保證IGBT安全可靠地工作。