IGBT模块驱动及保护技术探讨

IGBT模块损耗 IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种复合器件，结合了MOSFET和双极晶体管的优点。它具有MOSFET易驱动的特点，以及功率晶体管电压和电流容量大的优势。IGBT的频率特性介于MOSFET和功率晶体管之间，能够正常工作于几十kHz频率范围内，因此在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。 IGBT模块驱动及保护技术是IGBT应用中非常重要的一方面。IGBT作为一种电压控制型器件，在它的栅极-发射极间施加十几V的直流电压，只有μA级的漏电流流过，基本上不消耗功率。但是，IGBT的栅极-发射极间存在着较大的寄生电容（几千至上万pF），在驱动脉冲电压的上升及下降沿需要提供数A的充放电电流，才能满足开通和关断的动态要求，这使得它的驱动电路也必须输出一定的峰值电流。 在IGBT模块损耗中，栅极特性是非常重要的一方面。IGBT的栅极通过一层氧化膜与发射极实现电隔离。由于此氧化膜很薄，其击穿电压一般只能达到20～30V，因此栅极击穿是IGBT失效的常见原因之一。在应用中，有时虽然保证了栅极驱动电压没有超过栅极最大额定电压，但栅极连线的寄生电感和栅极-集电极间的电容耦合，也会产生使氧化层损坏的振荡电压。为此，通常采用绞线来传送驱动信号，以减小寄生电感。在栅极连线中串联小电阻也可以抑制振荡电压。 IGBT的栅极-发射极和栅极-集电极间存在着分布电容Cge和Cgc，以及发射极驱动电路中存在有分布电感Le，这些分布参数的影响，使得IGBT的实际驱动波形与理想驱动波形不完全相同，并产生了不利于IGBT开通和关断的因素。这可以用带续流二极管的电感负载电路得到验证。 在IGBT模块损耗中，还需要注意IGBT的过流保护问题。在过流时，如果采用一般的速度封锁栅极电压，过高的电流变化率会引起过电压，为此需要采用软关断技术，因而掌握好IGBT的驱动和保护特性是十分必要的。 IGBT模块损耗是IGBT应用中非常重要的一方面，需要掌握IGBT的驱动和保护特性，避免IGBT的损耗和损坏，确保IGBT的可靠性和稳定性。