通過對耦合電流路徑改造提升IGBT可靠性

隨著大功率與特種電源逐漸在市場上盛行，IGBT技術也隨著時間的推移越加成熟。IGBT的可靠性很大程度上決定的了大功率電源的性能，因此人們總是想通過各種方法來提高IGBT的效率。當然，IGBT可靠性的提升方法不止一種，本文就將為大家介紹通過耦合電流路徑方式來進行可靠性提高的方法。

大型設備的電磁兼容控制和板級電路有很大不同。由于空間尺度更大，所以電磁耦合變得比較突出，異地電勢差也比較大。一個比較典型的問題就是連接控制板和驅(qū)動器之間的線纜。

一方面，與各種干擾源共處于同一個屏蔽體內(nèi)，并且長度往往也比較長，這就難免通過空間電磁耦合產(chǎn)生差模干擾。雖然有各種應對辦法，但是一般都存在一些局限性不一定能達到期待的效果。

常見的有兩種情況，第一種是采用提高電壓閾值的方法對抗干擾。但是這需要在控制板內(nèi)配置相應的轉(zhuǎn)換電路，以便能輸出高壓的控制信號。這就使結(jié)構(gòu)復雜化。而且這種做法并不能很好地解決信號傳輸?shù)目煽啃詥栴}。因為耦合進來的電壓信號幅度與信號閉合環(huán)路構(gòu)建的曲面面積成比例。也就是近似和線長成比例。那么當信號閾值增加的比例沒有超過線纜增長的比例時，就不會有什么優(yōu)化可言了。

第二種是通過降低信號接收端的阻抗，和提高信號輸出端的驅(qū)動能力來抵抗干擾。這就要求在控制板一側(cè)需要增加更為復雜的接口電路，導致系統(tǒng)復雜化。并且這種電路的響應速度往往會比較慢，還要具備較大的脈沖輸出能力。從上文的內(nèi)容中可以發(fā)現(xiàn)，這樣的做法存在易老化，傳輸延時飄移較大，進而導致延時波動范圍變大，安全死區(qū)時間增加的問題。

另一方面，長線纜對應的高感抗將使隔離變壓器兩邊電壓變化產(chǎn)生的干擾電流轉(zhuǎn)換為差模干擾信號。同樣導致干擾問題。具體來說就是在一對信號線上，作為地線的一條信號線與干擾源之間存在較低阻抗的電氣連接。同時它的長度使它本身具有一定的電感值。在流經(jīng)較大變化率的干擾電流時會產(chǎn)生比較大的電壓。但是作為信號線的一條，由于信號接收端阻抗很高，不是干擾電流的流通路徑，因此不會產(chǎn)生電壓。這樣就導致這個信號線對兩端的電位差不一樣。這也有誤觸發(fā)的隱患。

從上述內(nèi)容可以看出，控制板與驅(qū)動器之間的信號線纜過長是一個對IGBT可靠性比較嚴重的問題。而這個線纜如果很短，就意味著要么控制板與大功率開關器件距離很近，要么驅(qū)動器輸出與大功率開關器件距離很遠。前者會對主控電路造成比較大的干擾。后者會由于驅(qū)動峰值電流很大，加上線纜過長導致的感抗增加，造成驅(qū)動質(zhì)量不良。都是很嚴重的問題。所以像光纖隔離那樣，中間由不怕干擾的光纖將驅(qū)動器分成安裝位置相距較遠的兩部分，是非常合適的結(jié)構(gòu)。在大功率場合非常必要。