專家指引:如何選擇最適合電路的IGBT?
發布時間:2015-02-01 責任編輯:echolady
【導讀】IGBT的全稱是絕緣柵雙極型晶體管,它具有電壓驅動型、通態壓降低、輸入阻抗高、速度快、熱穩定性好、高電壓、大電流的優點。在電路中,選擇一個最佳的IGBT對整個係統來說至關重要。本文就由專家指引,研究如何選擇最佳的IGBT.
IGBT是絕緣柵雙極型晶體管是八十年代初誕生,並且在九十年代迅速發展起來的新型複合電力電子器件。IGBT將MOSFET與GTR的優點集於一身.IGBT的新技術、新工藝不斷有新的突破;應用頻率硬開關5KHz~40KHz,軟開關40KHz~150KHz;功率從五千瓦到幾百千瓦的應用場合。IGBT器件將不斷開拓新的應用領域,為高效節能、節材,為新能源、工業自動化(高頻電焊機、高頻超聲波、逆變器、斬波器、UPS/EPS、感應加熱)提供了新的商機。為了使初次使用者正確用好IGBT模塊,最大限度地發揮IGBT模塊的作用,以下是最基本的使用說明。
(一)依據裝置負載的工作電壓和額定電流以及使用頻率,選擇合適規格的模塊。
用戶使用模塊前請詳細閱讀模塊參數數據表,了解模塊的各項技術指標;根據模塊各項技術參數確定使用方案,計算通態損耗和開關損耗,選擇相匹配的散熱器及驅動電路。
(二)IGBT模塊的使用
1.防止靜電 IGBT是靜電敏感器件,為了防止器件受靜電危害,應注意以下兩點:
①IGBT模塊驅動端子上的黑色海綿是防靜電材料,用戶用接插件引線時取下防靜電材料立即插上引線;在無防靜電措施時,不要用手觸摸驅動端子。
②驅動端子需要焊接時,設備或電烙鐵一定要接地。
2.選擇和使用
①請在產品的最大額定值(電壓、電流、溫度等)範圍內使用,一旦超出最大額定值,可能損壞產品,特別是IGBT外加超出VCES的電壓時可能發生雪崩擊穿現象從而使元件損壞,請務必在VCES的額定值範圍內使用!工作使用頻率愈高,工作電流愈小;源於可靠性的原因,必須考慮安全係數。如果使用前需要測試請務必使用適當的測試設備,以免測試損壞(特別是IGBT和FRED模塊需要專業的測試設備,請勿使用非專業的設備測試其電壓的最大值)。
②驅動電路:由於IGBT Vce(sat)和短路耐量之間的折衷關係,建議將柵極電壓選為+VG=14~15V,-VG=5~10V,要確保在模塊的驅動端子上的驅動電壓和波形達到驅動要求; 柵極電阻Rg與IGBT的開通和關斷特性密切相關,減小Rg值開關損耗減少,下降時間減少,關斷脈衝電壓增加;反之,柵極電阻Rg值增加時,會增加開關損耗,影響開關頻率;應根據浪湧電壓和開關損耗間最佳折衷(與頻率有關)選擇合適的Rg值,一般選為5Ω至100Ω之間。為防止柵極開路,建議靠近柵極與發射極間並聯20K~30KΩ電阻。驅動布線要盡量短且采用雙絞線;在電源合閘時請先投入驅動控製部分的電源,使其驅動電路工作後再投入主電路電源。
③保護電路:IGBT模塊使用在高頻時布線電感容易產生尖峰電壓,必須注意減少布線電感和元件的配置,應注意以下保護項目:過電流保護、過電壓保護、柵極過壓及欠壓保護、安全工作區、過溫保護。
④吸收電路: 由於IGBT開關速度快,容易產生浪湧電壓,必須設有浪湧鉗位電路。
⑤並聯使用: 應考慮柵極電路、線路布線、電流不平衡和器件之間的溫度不平衡等問題。
⑥使用時請避開產生腐蝕氣體和嚴重塵埃的場所。
(三)IGBT 安裝
①散熱器應根據使用環境及模塊參數進行匹配選擇,以保證模塊工作時對散熱器的要求。
②散熱器表麵的光潔度應小於10mm,每個螺絲之間的平麵扭曲小於10mm。為wei了le減jian少shao接jie觸chu熱re阻zu,推tui薦jian在zai散san熱re器qi與yu模mo塊kuai之zhi間jian塗tu上shang一yi層ceng很hen薄bo的de導dao熱re矽gui脂zhi,模mo塊kuai均jun勻yun受shou力li後hou,從cong模mo塊kuai邊bian緣yuan可ke看kan出chu有you少shao許xu導dao熱re矽gui脂zhi擠ji出chu為wei最zui佳jia。
③模(mo)塊(kuai)安(an)裝(zhuang)在(zai)散(san)熱(re)器(qi)上(shang)時(shi),螺(luo)釘(ding)需(xu)用(yong)說(shuo)明(ming)書(shu)中(zhong)給(gei)出(chu)的(de)力(li)矩(ju)擰(ning)緊(jin)。力(li)矩(ju)不(bu)足(zu)導(dao)致(zhi)熱(re)阻(zu)增(zeng)加(jia)或(huo)運(yun)動(dong)中(zhong)出(chu)現(xian)螺(luo)釘(ding)鬆(song)動(dong)。力(li)矩(ju)過(guo)大(da)可(ke)能(neng)損(sun)壞(huai)模(mo)塊(kuai)外(wai)殼(ke)或(huo)是(shi)破(po)壞(huai)模(mo)塊(kuai)絕(jue)緣(yuan)。
④僅安裝一個模塊時,裝在散熱器中心位置,使熱阻效果最佳。
⑤安裝幾個模塊時,應根據每個模塊發熱情況留出相應的空間,發熱大的模塊應留出較多得空間。
⑥兩點安裝緊固螺絲時,先依次緊固額定力矩的1/3,然後反次達到額定力矩。
⑦四點安裝和兩點安裝類似,IGBT長的方向順著散熱器的紋路。緊固螺絲時,依次對角緊固1/3額定力矩,然後反次達到額定力矩。
⑧使用帶紋路的散熱器時,IGBT長chang的de方fang向xiang順shun著zhe散san熱re器qi的de紋wen路lu,以yi減jian少shao散san熱re器qi的de變bian形xing。兩liang隻zhi模mo塊kuai在zai一yi個ge散san熱re器qi上shang安an裝zhuang時shi,短duan的de方fang向xiang並bing排pai擺bai放fang,中zhong間jian留liu出chu足zu夠gou的de距ju離li,主zhu要yao是shi風feng機ji散san熱re時shi減jian少shao熱re量liang迭die加jia,容rong易yi散san熱re,最zui大da限xian度du發fa揮hui散san熱re器qi的de效xiao率lv。二er是shi模mo塊kuai端duan子zi容rong易yi連lian接jie,有you利li於yu減jian少shao雜za散san電dian感gan,尤you其qi高gao頻pin使shi用yong時shi更geng重zhong要yao。
⑨最zui後hou需xu要yao注zhu意yi的de是shi在zai連lian接jie器qi件jian時shi,連lian接jie模mo塊kuai的de母mu線xian排pai不bu能neng給gei模mo塊kuai主zhu端duan子zi電dian極ji造zao成cheng過guo大da的de機ji械xie和he熱re應ying力li,以yi免mian模mo塊kuai電dian極ji的de內nei部bu焊han接jie斷duan裂lie或huo電dian極ji端duan子zi發fa熱re在zai模mo塊kuai上shang產chan生sheng過guo熱re。
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