IGBT短路耐受能力详解：数据手册与保护策略

关于短路耐受能力在TI的TMS320F28035中文数据手册2013版中占有重要地位。该部分阐述了IGBT（绝缘栅双极晶体管）在发生短路时的行为特性，即当集电极电流超过预设值时，其C-E间的电压会迅速上升。为了保护IGBT免受损坏，需要在短时间内控制短路电流，且IGBT的短路耐受能力有限，从短路开始到电流切断允许的时间有一个严格的限制。 具体来说，IGBT具有内置的短路保护机制，比如在Vge（栅极电压）为15V时，非穿透/沟槽-场终止的IGBT芯片能限制短路电流，对于不同的型号，短路电流的限制倍数有所不同，例如IGBT-2可以限制6-8倍Ic.nom，而新的600V IGBT-3则为5倍。在特定条件如VCC（电源电压）为600V系列、VGE为15V、RG采用标准值且工作温度Tj为125°C下，短路电流的承受时间可以达到10μs，对于新的600V IGBT-3，当Tj升至150°C时，这个时间会相应减少至6μs。 值得注意的是，短路耐受能力受电源电压Ed和温度Tj的影响，通常Ed越高、Tj越高，短路时的容许时间就越短。因此，在设计和应用IGBT时，必须充分考虑这些因素，确保系统的安全性和可靠性。 此外，手册还提到了IGBT在电力变换器中的应用，如电动机可变速驱动装置和电子计算机备用电源装置，以及与双极型功率晶体管模块和功率MOSFET相比的优势，即IGBT结合了MOSFET的高速开关性能和BJT的高电压、大电流处理能力，使得它在追求高效率、小型化和高性能的电力系统中具有巨大潜力。 在实际操作中，解决短路问题的方法包括设计适当的保护电路，确保IGBT在过载情况下能快速响应并限制电流，同时考虑散热设计和门极驱动电路的选择，以及在必要时进行并联连接以提高系统的可靠性和容量。最后，手册还介绍了IGBT的故障应对策略和评价测定方法，以及仿真软件在设计过程中的应用价值。