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散热器上安装固定IGBT时的注意事项

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散热器上安装固定IGBT时的注意事项

发布日期:2018-07-06 作者: 点击:

由于热阻随IGBT安装位置的不同而不同,因此,若在散热器上仅安装一个IGBT时,应将其安装在正中间,以便使得热阻最小;当要安装几个IGBT时,应根据每个IGBT的发热情况留出相应的空间; 使用带纹路的散热器时,应将IGBT较宽的方向顺着散热器的纹路,以减少散热器的变形;散热器的安装表面光洁度应≤10μm,如果散热器的表面不平,将大大增加散热器与器件的接触热阻,甚至在IGBT的管芯和管壳之间的衬底上产生很大的张力,损坏IGBT的绝缘层;为了减少接触热阻,最好在散热器与IGBT模块间涂抹导热硅脂。为IGBT散热器设计保护时需要注意的问题:

  1.IGBT栅极的保护

  2.集电极与发射极间的过压保护

  过电压的产生主要有两种情况,一种是施加到IGBT集电极-发射极间的直流电压过高,另一种为集电极-发射极上的浪涌电压过高。

  (1)直流过电压

  直流过压产生的原因是由于输入交流电源或IGBT的前一级输入发生异常所致。解决的办法是在选取IGBT时,进行降额设计;另外,可在检测出这一过压时分断IGBT的输入,保证IGBT的安全。

  (2)浪涌电压的保护

  因为电路中分布电感的存在,加之IGBT的开关速度较高,当IGBT关断时及与之并接的反向恢复二极管逆向恢复时,就会产生很大的浪涌电压Ldi/dt,威胁IGBT的安全。

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  3.集电极电流过流保护

  对IGBT的过流保护,主要有3种方法。

  (1)用电阻或电流互感器检测过流进行保护

  (2)由IGBT的VCE(sat)检测过流进行保护

  (3)检测负载电流进行保护

  (4)过热保护

  一般情况下流过IGBT的电流较大,开关频率较高,故而器件的损耗也比较大,如果热量不能及时散掉,使得器件的结温Tj超过Tjmax,则IGBT可能损坏。

  IGBT的功耗包括稳态功耗和动态动耗,其动态功耗又包括开通功耗和关断功耗。在进行热设计时,不仅要保证其在正常工作时能够充分散热,而且还要保证其在发生短时过载时,IGBT的结温也不超过Tjmax。

  当然,受设备的体积和重量等的限制以及性价比的考虑,散热系统也不可能无限制地扩大。可在靠近IGBT处加装一温度继电器等,检测IGBT的工作温度。控制执行机构在发生异常时切断IGBT的输入,保护其安全。

  若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压,则MOSFET导通,这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V,则MOSFET截止,切断PNP晶体管基极电流的供给,使得晶体管截止。

  由此可知,IGBT的安全可靠与否主要由以下因素决定:

  ——IGBT栅极与发射极之间的电压;

  ——IGBT集电极与发射极之间的电压;

  ——流过IGBT集电极-发射极的电流;

  ——IGBT的结温。

  如果IGBT栅极与发射极之间的电压,即驱动电压过低,则IGBT不能稳定正常地工作,如果过高超过栅极-发射极之间的耐压则IGBT可能永久性损坏;同样,如果加在IGBT集电极与发射极允许的电压超过集电极-发射极之间的耐压,流过IGBT集电极-发射极的电流超过集电极-发射极允许的最大电流,IGBT的结温超过其结温的允许值,IGBT都可能会永久性损坏。


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