IGBT通电后一直有声响如何处理

时间:2019-6-16 分享到:

IGBT通电后一直有声响如何处理

对于全桥IGBT模块上电几秒就发声并炸管的情况,大都是参数设置不当以及驱动有干扰,如死区时间不合适,PCB布线不正确,驱动有毛刺等.主要原因来自IGBT模块电路和IGBT驱动上。

1.IGBT模块有脉冲丢失现象。可能存在的问题:
1)主回路的正负间没有就近接高频退耦电容。
2)IGBT驱动脉冲丢失,可能是驱动保护了,但丢一个驱动等于输出了直流,导致过流炸机。

2.IGBT驱动方面原因和处理方式:
1)开关频率太高;虽说三菱IGBT最高开关频率可以做到20kHz(较大功率IGBT都是这样标称的),但建议降低开关频率比如15k。
2)正驱动电压太高;三菱IGBT推荐的最高驱动电压16.5V,15V是比较合理的正驱动电压。
3)驱动电阻太小,Rg=5.1ohm,datasheet上RGmin=3.1ohm,建议取Rgon=10ohm。
IGBT通电后一直有声响如何处理
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造成IGBT失效的原因有和处理方式
1)长期过流:IGBT模块长时间过流运行是指IGBT的运行指标达到或超出RBSOA(反偏安全工作区)所限定的电流安全边界。出现这种情况时电路必须能在电流到达RBSOA限定边界前立即关断器件,才能达到保护器件的目的。
2)短路超时(>10us):短路超时(>10us)是指IGBT的所承受的电流值达到或超出SCSOA(短路安全工作区)所限定的最大边界,比如4~5倍额定电流时,必须在10us之内关断IGBT,如果此时IGBT所承受的最大电压也超过器件标称值的话,则IGBT必须在更短的时间内被关断。
3)过高di/dt和dv/dt:过高di/dt引起的器件故障,其实也属于过压范围很高的 di/dt值与线路分布电感的乘积,导致瞬间过压。这种情况可以根据不同的功率模块,选用不同的缓冲吸收电路通过调整栅极电阻Rg来限制di/dt和dv/dt。
4)Vce,Vge过压:IGBT最高栅极电压±20V,采用TVS进行电压钳位,可防止动态的Vce,Vge过压。对于发电状态下的Vce过压,可采用监测直流母线电压的方法,进行能耗制动或能量回馈制动
5)过热:造成过热的可能有过流,短路,散热不好,栅极电压过低。可采用NTC做温度检测,进行过热保护
IGBT 的开关会使用相互电位改变,PCB 板的连线之间彼此不宜太近,过高的 dv/dt会由寄生电容产生耦合噪声。要减少器件之间的寄生电容,避免产生耦合噪声。由于 IGBT 等功率器件都存在一定的结电容,所以会造成器件导通关断的延迟现象。虽然我们尽量考虑去降低该影响(提高控制极驱动电压电流,设置结电容释放 回路等)。但是为了防止关断延迟效应造成上下桥臂直通,因为一个桥臂未完全关断,而另一桥臂又处于导通状态,直通炸模块后后果非常严重(最好的结果是过热)。可以降低输入信号的干扰,去除电路中的电磁噪声,使得IGBT的驱动更加可靠,并且极大地降低了IGBT以及系统地电磁干扰等特点,以下是减少IGBT噪声的一些设计原则:
栅极电阻:其目的是改善控制脉冲上升沿和下降沿的斜率,并且防止寄生电感与电容振荡,限制 IGBT 集电极电压的尖脉冲值。
栅极电阻值小——充放电较快,能减小开关时间和开关损耗,增强工作的耐固性,避免带来因 dv/dt 的误导通。缺点是电路中存在杂散电感在 IGBT 上产生大的电压尖峰,使得栅极承受噪声能力小,易产生寄生振荡。
栅极电阻值大——充放电较慢,开关时间和开关损耗增大。一般的:开通电压15V±10%的正栅极电压,可产生完全饱和,而且开关损耗最小,当≤12V 时通态损耗加大,≥20V 时难以实现过流及短路保护。关断偏压-5到-15V 目的是出现噪声仍可有效关断,并可减小关断损耗最佳值约为-8~10V。
栅极驱动的印刷电路板布线需要非常注意,核心问题是降低寄生电感,对防止潜在的振荡,栅极电压上升速率,噪音损耗的降低,降低栅极电压的需求或减小栅极保护电路的效率有较大的影响。 因此将驱动至栅极的引线加粗,将之间的寄生电感减至最低。控制板与栅极驱动电路需要防止功率电路和控制电路之间的电感耦合。
死区时间(空载时间)设置
在控制中,人为加入上下桥臂同时关断时间,以保证驱动的安全性。死区时间大,模块工作更加可靠,但会带来输出波形的失真及降低输出效率。死区时间小,输出波形要好一些,只是会降低可靠性,一般为 us 级,典型数值在3us 以上。

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