IGBT功率模块短路故障耐受能力

2021-03-31

igbt模块短路故障耐受时长与其跨导或增益及igbt模块芯片热容量相关。更高的增益造成igbt模块内的短路电流更高,所以很明显增益较低的igbt模块具备较低的短路故障电平。但是,较高增益同样会造成较低的通态导通耗损,因此需要作出衡量抉择。

1、igbt模块工艺的发展正在促使增多短路电流电平,但降低短路故障耐受时长这一趋向。另外,工艺的进步促使用芯片尺寸更小,

2、缩小了模块规格,但降低了热容量,以至耐受时长进一步缩短。

3、还与igbt模块集电极-发射极电压有很大关系,因此工业生产驱动趋于更高直流总线电压电平的并行趋向进一步减少了短路故障耐受时长。过去,这一时间范围是10μs,但近几年来的趋向是在往5μs3及某些条件下低至1μs方向发展。

4、不同器件的短路故障耐受时长也有过大的不同,所以对于igbt模块保护电路而言,一般推荐内建超过额定短路故障耐受时长的额外裕量。

【igbt模块过电流保护】

不论出自于经济损失或是安全防护层面的衡量,对过流情况的igbt模块保护基本都是系统可靠性的根本所在。igbt模块并不是是1种故障安全元器件,它们若出现故障则将会造成直流总线电容器爆炸,并使整个驱动出现故障。

过电流保护一般通过电流检测或去饱和状态检测来完成,如图展示了这类技巧。对电流检测来说,逆变器臂和相位输出都要如分流电阻等检测元器件,便于应对直通故障和电机绕组故障。控制器和/或栅极驱动器中的快速执行跳变电路务必及时性断开igbt模块,预防超过短路耐受时长。

这个办法的较大优势是它需要在每一个逆变器臂上各配置2个检测元器件,并配备一切相关的信号调理和隔离电路。只需要在正直流总线电路和负直流总线电路上加上分流电阻便可缓解这个情况。

但是,在大多数情况下,驱动架构中要么存有臂分流电阻,要么存有相位分流电阻,方便为电流控制线路服务,并提供电机过电流保护;它们同样将会用于igbt模块过电流保护——前提是信号调理的响应时间足够快,可以在需要的短路耐受时长内保护igbt模块。
igbt模块过电流保护技术示例

【推荐阅读】

IGBT工业生产环境有哪几个短路故障?

以上就是传承电子设计师"IGBT功率模块短路故障耐受能力"介绍,传承电子是一家以电力电子为专业领域的功率半导体模块制造商,为众多的企业公司提供功率半导体模块的定制、生产和加工,同时还给众多公司提供来料代工或贴牌加工业务。主要产品为各种封装形式的绝缘式和非绝缘式功率半导体模块、各种标准和非标准的功率半导体模块等。

关注微信公众号,了解更多资讯