IGBT典型失效现象及分析

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驱动电路频率不足导致的IGBT失效分析

驱动电路频率不足导致的IGBT失效分析

驱动电路频率不足导致的IGBT失效分析在IGBT的使用过程中,存在电路失效的情况,而失效的原因通常多种多样,其中一种就是当驱动电路工作频率相对IGBT开关频率不足时,导致的IGBT失效问题。

只有对IGBT失效原因进行正确全面的分析,才能找出问题的根源顺利解决。

帮助大家理解这种失效原因背后的原理。

通常来说,限制输出频率的因素是响应速度和耗散功率。

但是相比之下很多驱动产品的规定输出频率上限却显得小了很多。

这是为什么呢?原因之一,是驱动器经过一次输出翻转后并不能马上恢复稳态。

如果在驱动器进入稳态前再次输出翻转,则会引发一些可靠性问题。

比较典型的一个环节就是辅助电源。

由于驱动输出功率相比于其瞬间输出峰值功率来说都比较小。

因此每次输出翻转都会造成电源电压跌落,需要一段时间来充电升压到正常值。

好在驱动器有两个外接电容分别为上升和下降输出供电。

因此,通常占空比不会受到这方面因素的限制。

但是如果特殊的应用场合导致输出占空比出现大幅度的突变。

那就可能出现两次同向翻转的间隔时间过短,导致供电不足的问题了。

这一点需要注意,要把占空比最大变化率对输出频率裕度的损耗折算进去。

再有就是外接电容的问题。

一般大家选用的都是铝电解电容,原因是价格较低,容值大。

但是,电解电容的寿命与温度关系密切。

一般来说工作环境温度每上升10度,电容寿命将折损一半。

因此对于像轧钢机等高温应用场合就要考虑这个问题。

而铝电解电容老化的直接后果是等效串联电阻ESR的增大。

对于驱动的储能电容来说,这意味着输出电压波动的恶化。

将导致IGBT开关速率的飘移。

另外一个方面是结型晶体管的存储电荷问题。

由于控制方式上的优势,。

IGBT故障原因

IGBT故障原因

IGBT故障原因IGBT(Insulated-Gate Bipolar Transistor)是一种高性能功率开关器件,广泛应用于各种功率电子设备中。

它结合了MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)和普通双极晶体管的优点,具有高开关频率、低导通电阻、大电流承载能力和高崩溃电压等优势。

然而,由于IGBT通常在高压大电流环境下工作,可能会出现故障。

本文将探讨IGBT故障的可能原因。

首先,IGBT可能会发生过电压故障。

过电压会导致IGBT击穿,使其无法正常开关。

过电压的原因可能包括电源的不稳定、电感回馈、由于电源切换、瞬态电压、电源杂散峰值等。

这些过电压可能会损坏IGBT的栅电极、封装或晶体管结构,导致器件失效。

第二,过温度也是IGBT故障的一个重要原因。

高温会导致IGBT内部结构的热膨胀,进而造成内部扩散层的晶体管结构变形和金属导线断裂。

过温的原因包括过载、长时间高频工作、散热不良等。

此外,如果IGBT 的封装有缺陷,导致散热不良,也会引起过温故障。

第三,脉冲电流和过载可能会导致IGBT故障。

当IGBT经受过大的电流冲击时,可能会发生结构断裂、电极烧蚀、导电层融化等故障。

这种情况通常发生在电流过载、启动电流过大、全相失序等情况下。

第四,电压振荡和共振也可能引起IGBT故障。

当IGBT暴露在高频的电压振荡和共振环境中时,可能会引起其栅电极和封装的损坏。

这种情况通常出现在电路设计不当、电源突然切换等情况下。

第五,电压倒转和漏电会对IGBT造成损害。

电压倒转发生在电源切换时,如果切换过程中电源的极性反转,会导致IGBT结反偏使其击穿。

此外,漏电可能会引起IGBT封装的损坏,导致结构失效。

第六,静电放电是另一个常见的IGBT故障源。

当IGBT处于无保护状态下,静电放电可能导致器件损坏。

因此,在操作或维护IGBT时应注意进行适当的静电防护。

最后,如果IGBT的封装质量不好,可能会导致故障。

封装质量差可能会导致材料不均匀、接触不良、尺寸不一致等问题,影响IGBT的性能和可靠性。

IGBT的失效原理及失效时参数变化规律

IGBT的失效原理及失效时参数变化规律

IGBT 失效机理分析及参数变化1 过电压失效1.1栅极过压IGBT 的栅极-发射极驱动电压G E U 的保证值为正负20v ,如果在它栅极和发射极之间加上超过保证值的电压,则可能损坏IGBT ,另外,如IGBT 的栅极与发射极间开路,而在其集电极与发射极之间加上电压,则随着集电极电极电位的变化,由于栅极与集电极和发射极之间寄生电容的存在栅极电位升高,集电极-发射极有电流流过。

这时如集电极和发射极间处于高压状态,可能会使IGBT 发热甚至损坏。

1. 2 集电极-发射极过电压IGBT 集电极-发射极过电压的产生主要有两种情况:一是施加到IGBT 的集电极-发射极间的直流电压过高,另一种是集电极-发射极间的浪涌电压过高。

所以实际使用过程要综合考虑。

1.3 杂散电感过电压因为电路中杂散电感的存在,而IGBT 的开关频率较高,当IGBT 关断时与开通时,就会产生很大的电压/L d i d t ,威胁到IGBT 的安全如图1-1所示出了IGBT 的杂散电感和杂散电容。

IGBT 的外部电感L 主要是指IGBT 直流侧电感,可算得L 对加在IGBT 集射电压的影响为:C E S P d d i U L U d t =+IGBT 杂散电感和杂散电容的示意图其中d U 为直流电压电容,di/dt 为IGBT 的电流变化率。

杂散电感L 产生的电压叠加在d U 上,IGBT 内部是集成电路芯片,耐压能力非常有限,如L 产生的电压较大,超出IGBT 的集电极-发射极间耐压值C E S U ,产生的过电压能轻易地将IGBT 击穿。

图1-2为IGBT 的过电压波形示意图。

IGBT 过电压示意图形IGBT 在关断时,由于电路中存在电感,关断瞬间产生尖峰电压,假如电压超过额器件的最高的峰值电压,将可能造成IGBT 击穿。

2 静电损伤严格来说,器件静电损伤也属于过电压应力损伤,静电型过电应力的特点是:电压较高,能力较小,瞬间电流较大,但持续的时间极短,与一般的过电应力相比,静电型损伤经常发生在器件运输、传送、安装等非加电过程,它对器件的损伤过程是不知不觉的,危害性很大。

IGBT故障原因分析

IGBT故障原因分析

IGBT故障原因分析O 引言目前,功率模块正朝着集成化、智能化和模块化的方向发展。

功率模块为机电一体化设备中弱电与强电的连接提供了理想的接口。

在任何运行状态下,功率模块都需要受到保护,以避免其承受不允许的电流应力,也就是说,避免功率模块的运行区超出所给定的安全工作区。

超出安全工作区运行将导致功率模块受损伤,其寿命会由此而缩短。

情况严重时还会立刻导致功率模块的损坏。

因此,最重要的是先检测出临界的电流状态和故障,然后再去恰当地响应它们。

本文的叙述主要是针对 IGBT 的过电流保护,但是,也可以类推应用到功率 MOSFET。

1 故障电流的种类故障电流是指超过安全工作区的集电极或漏极电流。

它可以由错误的控制或负载引起。

故障电流可通过以下机理导致功率半导体的损坏;1)由高功率损耗导致的热损坏;2)动态雪崩击穿;3)静态或动态的擎住效应;4)由过电流引起的过电压。

故障电流可进一步划分为过电流、短路电流及对地故障电流。

1.1 过电流特征:1)集电极电流的 di/dt 低(取决于负载电感和驱动电压);2)故障电流通过直流母线形成回路;3)功率模块没有离开饱和区。

起因:1)负载阻抗降低;2)逆变器控制出错。

1.2 短路电流特征:1)集电极电流急剧上升;2)故障电流通过直流母线形成回路;3)功率模块脱离饱和区。

起因:1)桥臂直通短路(图 l 中的情况 1)一一由于功率模块失效而引起;一一由于错误的驱动信号而引起。

2)负载短路电流(图 l 中的情况 2)一一由于绝缘失效而引起;一一由于人为的失误而引起(例如误接线)。

1.3 对地故障电流图 l 中的情况 3。

特征:1)集电极电流的上升速度取决于接地电感和作用于回路的电压;2)对地故障电流不经过直流母线形成封闭回路;3)功率模块脱离饱和区与否取决于故障电流的大小。

起因:由于绝缘的失效或人为的失误使带电导线和大地电位之间存在连接。

2 ICBT 和 MOSFET 在过载及短路时的特性2.1 过电流原则上,器件在过电流时的开关和通态特性与其在额定条件下运行时的特性相比并没有什么不同。

IGBT失效分析与应对

IGBT失效分析与应对

We Reach FurtherW R h F thIGBT失效分析与应对AN-17009 Rev.012017年8月目录•失效分析简介•失效分析的流程与主要方法•IGBT常见失效表征公司愿景:做世界功率器件市场知名的民族品牌AN-17009 Rev.012017年8月1•目的:以客观合理分析为基础,预防问题发生为根本目的。

为提高产品应用的可靠性发现解决问题并针对公司产品可能出现的问题做出预防失效分析简介的可靠性,发现、解决问题并针对公司产品可能出现的问题做出预防•分析内容:根据用户的故障结果,确认模块级故障表征,推导应用中所有可能导致故障发生的可能性。

•分析方法:依据用户使用的实际情况结合应用理论提出假设模型,通过测试、数据分析等一切可能的手段确认详细故障原因。

•注意:管控分析周期、分析成本与结果准确性间的平衡公司愿景:做世界功率器件市场知名的民族品牌AN-17009 Rev.01 2017年8月2失效分析的流程与主要方法获得用户反馈的信息外观检查电性能确认必要时进行X-ray、超声波显微镜检测拆解封装确认失效点、现象必要时去除硅胶、拆除芯片光学显微镜检测结合失效表征与用户使用情况分无损检测析确认根本原因破坏性检测公司愿景:做世界功率器件市场知名的民族品牌AN-17009 Rev.01 2017年8月3•失效分析的流程与主要方法FAE处置问题流程1、根据用户反馈的信息,测试IGBT,核实故障情况,初步确认故障原因,提出合理使用意见。

如果可以解决就避免调用更多资源2若无法解决第时间将情况反馈给工程品质部门人员并确认最短的反馈2、若无法解决,第一时间将情况反馈给工程、品质部门人员并确认最短的反馈时间,避免因不确定故障分析周期延误用户生产导致不必要的损失。

3、获得故障分析结果后,结合用户使用情况给出合理的解决方案,必要时跟进用户的改善过程提供技术支持用户的改善过程提供技术支持。

4、根据用户分级划分任务重要级别;基于自身或协同场内资源提高应对处置效率,避免无效沟通及沟通脱节。

负载波动下IGBT损坏分析及驱动电路优化设计

负载波动下IGBT损坏分析及驱动电路优化设计

负载波动下IGBT损坏分析及驱动电路优化设计摘要:本文分析了四种常见变频器的运行参数,并从维修的层面分析了这些变频器的可靠性。

得出了一个结论就是:只有更可靠的变频器驱动电路才可以有效地将输出级与控制级隔离,并且有效地吸收来自门的不同报警信号。

随着电机负载的波动,IGBT栅极中的浪涌电压产生了一个波动的电压信号,导致IGBT在应该关闭的时候跳闸,导致上下桥IGBT的拉伤和IGBT的损坏。

对此,提出了优化的 IGBT 驱动电路的结构,并在使用中证明,该驱动电路不仅结构系统简单、还具有运行可靠等特点。

关键词:IGBT; 驱动电路; 可靠性; 振荡电压引言:IGBT电源模块的损坏是一种比较常见的故障诊断,一般是由很多种因素造成的。

比如:输出负载短路;外部电源电压过高;负载过大;大电流持续工作;负载波动引起浪涌电流过大;冷却风扇的性能不好;造成部件温度过高;进而引起性能变差、参数改变甚至部件烧坏等。

由冷却风扇不良引起的IGBT损坏可以通过加强变频器的维护来防止;由负载短路和电流过长引起的变频器损坏是不正确的,因为变频器有一个特殊的电路来施加保护,如果这个电路工作正常,除非电路设计不合理,否则变频器不会因这些原因而损坏。

经过分析,笔者认为,当负载振荡时,会引起IGBT栅极的电压波动,如果振荡幅度大,将使上下桥IGBT产生应变导致IGBT损坏。

虽然克服这类振荡通常采用在IGBT关断时向栅极加一个反向电压来减小振荡影响,但是若负载振荡达到较大程度, IGBT仍有可能受到损伤。

通过对IGBT栅极振荡机制进行深入剖析,这里提出了一个可靠的控制电路方案,具有良好的实际应用前景。

一、IGBT的概述及特性IGBT(绝缘栅双极晶体管)是一种由MOSFET(绝缘栅场效应管)和BJT(双极结晶体管)组成的复合半导体器件。

虽然IGBT有电流消耗的缺点,但它同时具有低MOSFET驱动电流和高BJT电流的优点,被广泛用于高电压、大电流和高速开关环境中。

IGBT应用中典型故障分析判断及注意事项的探讨

IGBT应用中典型故障分析判断及注意事项的探讨

IGBT应用中典型故障分析判断及注意事项的探讨作者:郭宏来源:《科技资讯》 2011年第24期郭宏(国家广播电影电视总局五六一台南昌 330212)摘要:本文对IGBT在应用中的典型故障进行了分类分析探讨,介绍了两种实用的IGBT故障判断方法,给出了IGBT在使用中的主要注意事项及相关问题的解决措施。

关键词:IGBT 典型故障分析判断方法注意事项中图分类号:TQ150 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)08(c)-0096-02绝缘栅双极型晶体管IGBT,也称绝缘门极晶体管。

它是20世纪80年代中期出现的一种新型复合器件,它集成了MOS(绝缘栅型场效应管)和GTR(大功率晶体管)众多优点,不仅具有高输入阻抗、开关速度快、饱和压降低、耐压高、承受电流大等优点,而且工作频率范围宽(可达几十kHz),经过三十多年快速发展,如今IGBT在开关电源、变频器、逆变器、UPS、交流伺服系统、感应加热装置、家用电器等领域得到了广泛应用。

然而,随着IGBT模块的应用普及,其在实际应用中的问题不得不引起重视,由于操作使用不当、保护电路(或装置)选择不合适等原因,都极易导致IGBT模块故障,造成不必要的经济损失。

本文,通过对IGBT典型故障、判断方法及注意事项进行探讨,旨在加深使用者对IGBT模块的了解,尽量减少实际应用中IGBT模块的故障率。

1 IGBT典型故障分析通过对IGBT在实际应用中的经验总结,主要有过压、过流、过热三大原因导致IGBT发生故障。

1.1 过压(1)高dv/dt和集-射过压。

很多使用者都曾遇到过电路中的IGBT莫名其妙就损坏了,更换后正常,却查不出故障原因,于是怀疑是IGBT质量问题。

其实,这很可能是使用者对于高dv/dt所引起的过压采用的保护不够重视,常常只采用无感电容或者RCD电路来吸收,当IGBT关断瞬间过高的dv/dt引起过压所占的比例较大时,保护电路吸收不够而导致IGBT的损坏。

电磁炉IGBT管损坏的几大原因分析

电磁炉IGBT管损坏的几大原因分析

电磁炉IGBT管损坏的几大原因分析在电磁炉中,IGBT是一个损坏占有率很大的元器件,在没有查明故障原因的时候就试机,会引起IGBT再次损坏。

在电磁炉的维修中经过不断的总结,归纳出电磁炉的八大原因。

1、0.3UF电容失效,或漏电和400V电容容量变小的时候,将导致电磁炉,LC震荡电路频率偏高。

从而引起IGBT损坏。

经检查其他元件无问题的时候,更换0.3UF和400V电容。

2、IGBT管激励电路异常震荡电路输出的脉冲信号,不能直接控制IGBT 饱和,导通和截止,必须通过激励脉冲信号放大来完成。

如果激励信号出现问题,高电压就回加到IGBT管的G级,导致IGBT瞬间击穿,损坏,常见的有驱动管S8050和S8550。

3、同步电路异常同步电路在电磁炉中的主要作用是保证加到IGBT管G级上的开关脉冲前言与IGBT管上VCE脉冲后延同步当同步电路工作出现异样,导致IGBT管瞬间击穿。

4、18V工作电压异常在电磁炉中18V电压出现时,会使IGBT管激励电路,风扇散热系统及LM339工作失常导致IGBT上电瞬间损坏。

5、散热系统异常电磁炉工作在大电流状态下,其发热量也大,如果散热系统出现异常,会导致IGBT过热损坏。

6、单片机异常单片机内部会因为工作频率异常而烧毁IGBT。

7、VCE检测电路异常VCE检测电磁炉将IGBT官集电极上的脉冲电压通过,电阻分压,取样获得去=取样电压,此电压的信息变化传到CPU,CPU监测电压的变化,做出各种相应的指令,当VCE检测电路出现故障的时候,VEC脉冲幅度。

超过IGBT管的极限值,从而导致IGBT损坏。

用户锅具变形,或锅低凸起不平,在锅低产生的涡流,不能均匀的使变形的锅具加热,从而使锅具温度传感器,检温失常,CPU因检测不到,异常温度信号,而继续加热,导致IGBT损坏。

8、用户锅具变形或锅低凸起不平,在锅低产生的涡流不能均匀的使变形的锅具加热,从而使锅具温度传感器,检温失常,CPU因检测不到、异常温度信号,而继续加热,导致IGBT损坏。

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IGBT典型失效现象及分析
来源:作者:时间:2008-11-01 Tag:
IGBT点击: 6
IGBT典型失效现象及分析
1、温度上升对IGBT参数的影响
温度上升包含两个意思:一是IGBT中的电
磁场能量转化为热能,主要由于器件中的电阻热效应;一是器件发热与外部冷却之间的相互作用,发生的热量如果不能及时散发出去,即散发能力不够,则使温度上升。

温度上升,IGBT中的两个晶体管的放大系数α1和α2均增大,该两个晶体管构成一个
寄生晶闸管。

借助于IGBT等效电路图(图3),开通过程为:当给栅极加压Vg,产生Ig,
则MOSFET开通,产生I1,I1为PNP的基极电流,开通PNP,产生I2,I2为NPN提供基极电流,产生I3,使整个IGBT全面开通。

I1、I2和I3构成IGBT开通后的全部电流,其中I2为主要部分。

当温度上升,α1和α2上升,使α1+α2→1,将使寄生晶闸管出现“闭锁效应”,而使IGBT一直导通,即使Vg去掉,I1=0,由于该闭锁效应,PNPN导通,开关失效。

因此,温度上升,增加,使得重复开断的通态电流下降。

图4为SKM600GB126D 型IGBT的通态电流IC随温度变化的曲线【5】。

从图中可以看到,随温度升高,电流下降,且在800C之后,电流下降非常迅速。

图4 IGBT(SKM600GB126D)温度-电流曲线(略)
在一台实际的160kW三电平变频器中,温升试验中发生的IGBT失效现象说明该问题:该变频器所选的IGBT型号为
SKM600GB126D,工频下重复可关断电流为600A。

该变频器起动后,带满载运行,额定电流为315A。

起动稳定后的50分钟运行一
切正常,随着运行时间的增加,IGBT壳温从300C上升到1200C,装置发生过流保护。

分析其原因:当IGBT壳温达到1200C以后,最大重复可关断电流值发生变化(约为
250A),驱动开关发生失效,直流母排中点电压平衡破坏,造成直通过流,器件保护。

一般解决该问题的主要措施有:
(1)减小器件的发热,选择适当的IGBT参数;
(2)加强散热,主要从冷却结构和方式中寻找最优结构和方式;
(3)降低开关频率,在开关频率为1k以上,开关损耗超过总损耗的一半;
(4)缩短开通和关断时间,也是为了减小开关损耗,但要注意,di/dt和 dv/dt的升高,引起另外的器件失效机理;
(5)降低谐波分量。

谐波分量不转化为有功,但增加器件内部电阻损耗。

2、输入电压升高,开关器件保护,PWM脉冲失效,中点电压平衡破坏
仍以上面的160kW、380V低压三电平变频器为例,其调制采用SVPWM方法,开环VVVF
控制,驱动一台160kW的异步电机。

当输入电压为300V以下时,起动运行都没有问题,中点电压平衡很好。

但输入电压升至350V
或者380V时,则电机起动不起来,IGBT发生保护,中点电压偏离,严重时烧坏器件。

事实上,当起动电机时,电机速度为零。

电机反电势为零,其等效电路图如图5所示。

其中R为回路电阻,L1为回路漏电感,Lr
为电机电枢电感(可变,与电机反电势相对应),V为电源。

Lr为零,而R与L1很小,此时回路电流基本为短路电流,数值很大,且该数值取决于电源电压。

输入电源电压越高,则短路电流越大。

该大电流使得di/dt、dv/dt均增大,直至超过IGBT的承受值,使得IGBT保护,驱动脉冲失效,打破了中点平衡开关序列规律,而使中点电压发生偏离。

从能量的角度来看,此时输出的机械能受阻,输入电磁能在变频器内部吸收,尤其在IGBT内部转化,轻则使得器件保护,重则器件烧坏。

此时电磁能与机械能转化不合理,电流中的有功和无功分量不合理。

图5 变频调速系统等效电路图(略)
有效的解决方法主要包括:
(1)增加有效预励磁,减小起动电流,提高启动转矩,使电流有功分量和无功分量分配合理;
(2)设定低频启动,延长起动时间,使得di/dt和dv/dt降低;
(3)减小v/f补偿值,适当减小占空比,起动力矩也随之有效减小;
(4)在母排上加一起动限流器,以减小
di/dt,正常运行时再切除掉。

3、驱动功率不够,PWM脉冲失效,中点平衡破坏
当驱动电压脉冲Vg没有足够的值,或者即使达到了阈值,但持续的时间太短,其波形如图6所示,导致IGBT不能有效的打开,而使IGBT开关顺序破坏,致使中点电压偏离,最后导致器件过压保护,严重时器件击穿。

分析其原因主要有三:
(1)驱动电源本身能力不够,驱动电压和尖峰电流都达不到要求,或者其中之一达不到要求,导致驱动电压、电荷不到位;
(2)驱动回路延时过大(电阻或电容过大),使驱动电压上升太慢,所需时间大于最小脉宽时间,导致IGBT远没有完全打开就执行关断指令,IGBT没有实现开通;
(2)驱动电源质量不好,电压本身有波动,或者受外部dv/dt和di/dt的干扰,导致驱动电压本身变化,而使驱动脉冲失效;(3)驱动输出与IGBT门极连线过长,且没有屏蔽,导致电磁干扰在该传输线上破坏驱动脉冲,致使驱动失效。

图6 驱动脉冲序列(略)
驱动是一种功率放大的过程,驱动信号将信号流与能量流有机结合。

驱动本身亦是一种能量转换过程,一方面驱动本身有一个能量是否足够的问题,另一方面有一个转换时间的问题,同时本身的能源是否可靠也是问题。

IGBT是一个驱动MOS场控型器件,控制的关键是沟道反型。

开通时要求适当快,沟道足够宽,关断时亦要适当快、关闭严。

对于IGBT,关断时电压Vg可到负值,以便深度关断,同时起抗干扰作用。

另外,IGBT 的导通电阻受栅压调制,可用于IGBT的过
电流保护。

如测试到一定的过流信号,立刻把驱动电压Vg减小一半,使得IGBT通态电阻增大,抑制电流;当过流消失后,再恢复栅极电压正常值,若持续过大电流,则采取相应保护动作。

主要解决措施有:
(1)加强驱动功率,实施强驱动,以加快导通区的横向扩大速率和增加初始导通区的面积,前沿要陡,以满足最大驱动电流要求;
(2)选择适当的驱动回路的电阻Rs和电容Cs,使其时间常数适中,延时不大于最小脉宽时间,同时又不能太快,以致dv/dt过大;(3)保证驱动电源的质量,稳压稳流,减小电磁干扰影响;
(4)利用IGBT的正导作用,有效实施调节Vg的二次导通功能,以达到主动保护效果。

4、di/dt与dv/dt过大导致器件失效
160kW三电平变频器中,IGBT开通时和通态时,发现有时di/dt毛刺很大,达到1000A/us,引起IGBT过压而保护,PWM失效,中点电压偏离,变频器不能工作,严重时烧坏管子,另外在关断时发现有时dv/dt
毛刺大,引起IGBT误导通。

该变频器的di/dt 和dv/dt典型试验波形如图7(a)和(b)所示。

图7 di/dt和dv/dt试验波形(略)
di/dt过大,意味着集电极电流上升很快,它将引起束流效应,即在IGBT中产生实际的局部电流密度过高而发热,致使局部热损坏。

dv/dt与结电容CJ构成移位电流,相当于器件的触发信号,引起α增大,在一定条件下产生误触发,致使IGBT失效。

di/dt和dv/dt过大本质上都是能量变化太快,如果引导不好,则产生能量过于集中而产生破坏。

L和C在电路中都起一个储存能量和缓冲变化的作用,各种缓冲吸收及软开关电路,均为对LC在电路回路中的合理应用。

如果回路中L太小,则电流变化快,IGBT导通面积来不及扩展,产生束流效应,致使局部过热损坏;如果回路中C太小,则电压变化快有可能产生浪涌电流而击穿器件。

有效的改善di/dt和dv/dt过大的有效措施包括:(1)选择适当的开关频率,使di/dt和dv/dt 限制在器件的承受范围内;
(2)尽可能选取耐di/dt和dv/dt髙的开关
器件;
(3)采取强、尖脉冲触发,前沿一定要陡,使初始导通面积尽可能大;
(4)大容量使用中,采用限流饱和电抗器和维持脉冲相结合的办法来降低di/dt;(5)外加并联电容,以吸收器件内的移位电流,减小dv/dt;
(6)外加RCD电路,以同时降低di/dt和dv/dt;
(7)增大驱动电路上的时间常数,减少开通和关断时间,降低di/dt和dv/dt;
(8)小容量变频器上可在IGBT集电极套磁环,以减小di/dt。

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