IGBT模塊驅動保護要點

      IGBT模塊的應用電路有半橋電路逆變、全橋電路逆變、三相逆變、斬波應用等。IGBT模塊已被廣泛應用于UPS、感應加熱電源、逆變焊機電源和電機變頻調速等電源領域。
1、IGBT柵極驅動電壓Uge
　　理論上Uge≥Uge(th)，即柵極驅動電壓大于閾值電壓時IGBT即可開通，一般情況下閾值電壓Uge(th)＝5～6V。為了使IGBT開通時完全飽和，并使通態損耗*小，又具有限制短路電流能力，柵極驅動電壓Uge需要選擇一個合適的值。當柵極驅動電壓Uge增加時，通態壓降減小，通態損耗減小，但IGBT承受短路電流能力減??；當Uge太大時，可能引起柵極電壓振蕩，損壞柵極。當柵極驅動電壓Uge減小時，通態壓降增加，通態損耗增加，但IGBT承受短路電流能力提高。為獲得通態損耗*小，同時IGBT又具有較好的承受短路電流能力，通常選取柵極驅動電壓Uge≥D*Uge(th)，系數D＝1.5、2、2.5、3。當閾值電壓Uge(th)為6V時，柵極驅動電壓Uge則分別為9V、12V、15V、18V；柵極驅動電壓Uge折中取12V～15V為宜，12V*佳。IGBT關斷時，柵極加負偏壓，提高抗干撓能力，提高承受dv/dt能力，柵極負偏壓一般為－10V。
2、IGBT柵極電阻Rg
　　選擇適當的柵極串聯電阻Rg對IGBT驅動相當重要。 當Rg增大時，可抑制柵極脈沖前后沿陡度和防止振蕩，減小開關di/dt,限制IGBT集電極尖峰電壓；但Rg增大時，IGBT開關時間延長，開關損耗加大。當Rg減小時，減小IGBT開關時間，減小開關損耗；但Rg太小時，可導致ge之間振蕩，IGBT集電極di/dt增加，引起IGBT集電極尖峰電壓，使IGBT損壞。因此，應根據IGBT電流容量和電壓額定值以及開關頻率選取Rg值，如10Ω、15Ω、27Ω等，并建議ge之間并聯一數值為10KΩ左右的Rge，以防止柵極損壞。
3、IGBT過電壓過電流保護
　　過電壓過電流是造成IGBT損壞的兩大主要因素，應加以有效的保護。對于過電流，如果采用電流傳感器保護，首先應考慮電流傳感器的響應時間，建議過電流保護點設定為模塊額定電流的1.5~2倍為宜；如 GA100TS120K的模塊電流額度值為100A，電流傳感器設定為150A~200A；如GA200TD120K的模塊電流額度值為200A，電流傳感器設定為300A~400A。如果采用通態電壓Vce(on)來保護，建議Vce(on)設定為5～6V，這時模塊的峰值電流約為額度值的2～2.5倍。
      對于過電壓，通常采用RCD吸收過電壓尖峰，*好是采用無感電阻和無感電容。同時，必須盡量減少或者消除布線時的雜散電感，可以通過減小整個電路有效回路面積來減小雜散電感。另外，還可以通過適當增加柵極串聯電阻Rg來抑制過電壓尖峰。