IGBT测试系统是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。并且其能够用于变换器。将IGBT用于变换器时,应采取保护措施以防损坏器件,常用的保护措施有:
(1)通过检出的过电流信号切断门极控制信号,实现过电流保护;
(2)利用缓冲电路抑制过电压并限制du/dt;
(3)利用温度传感器检测IGBT的壳温,当超过允许温度时主电路跳闸,实现过热保护。下面着重讨论因短路而产生的过电流及其保护措施。前已述及,IGBT由于寄生晶闸管的影响,当流过IGBT的电流过大时,会产生不可控的擎住效应。实际应用中应使IGBT的漏极电流不超过额定电流,以避免出现擎住现象。一旦主电路发生短路事故,IGBT由饱和导通区进入放大区,集电极电流IC并未大幅度增加,但此时漏极电压很高,IGBT的功耗很大。短路电流能持续的时间t则由漏极功耗所决定。这段时间与漏极电源电压UDD、门极电压UGS及结温Tj密切相关。
随着电源电压的增加,允许短路过电流时间t减小。在负载短路过程中,漏极电流iD也随门极电压+UGS的增加而增加,并使IGBT允许的短路时间缩短。由于允许的短路时间随门极电压的增加而减小。所以,在有短路过程的设备中,IGBT的+UGS应选用所必须的最小值。必须指出,在允许的短路时间内,IGBT工作在放大区,漏极电流波形与门极输入电压波形很相似。对IGBT的过电流保护可采用集射极电压识别的方法,在正常工作时,IGBT的通态饱和电压降Uon与集电极电流iC呈近似线性变化的关系,识别Uon的大小即可判断IGBT集电极电流的大小。
IGBT测试系统作为电力电子重要大功率主流器件之一,IGBT已经广泛应用于家用电器、交通运输、电力工程、可再生能源和智能电网等领域。在工业应用方面,如交通控制、功率变换、工业电机、不间断电源、风电与太阳能设备,以及用于自动控制的变频器。在消费电子方面,IGBT用于家用电器、相机和手机。
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