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現(xiàn)市面上的大功率電磁加熱器IGBT模塊為什么容易損壞？

由于大功率電磁加熱器IGBT工作在高頻與高電壓、大電流的條件下，因而， IGBT除了要作降額考慮外，對IGBT的保護設(shè)計需要重點考慮。

　　(一)IGBT的工作原理
　　IGBT的安全可靠與否主要由以下因素決定：
　　——IGBT柵極與發(fā)射極之間的電壓;
　　——IGBT集電極與發(fā)射極之間的電壓;
　　——流過IGBT集電極-發(fā)射極的電流;
　　——IGBT的結(jié)溫。
　　如果大功率電磁加熱器IGBT柵極與發(fā)射極之間的電壓，即驅(qū)動電壓過高超過柵極-發(fā)射極之間的耐壓則IGBT可能永久性損壞;同樣，如果加在IGBT集電極與發(fā)射極允許的電壓超過集電極-發(fā)射極之間的耐壓，流過IGBT集電極-發(fā)射極的電流超過集電極-發(fā)射極允許的最大電流，IGBT的結(jié)溫超過其結(jié)溫的允許值，IGBT都可能會永久性損壞。
　　(二)保護措施
　　(1) IGBT柵極的保護
　　大功率電磁加熱器IGBT的柵極-發(fā)射極驅(qū)動電壓VGE的保證值為±20V，如果超出保證值的電壓，則可能會損壞IGBT，因此，在IGBT的驅(qū)動電路中設(shè)置柵壓限幅電路。另外，若IGBT的柵極與發(fā)射極間開路，由于柵極與集電極和發(fā)射極之間寄生電容的存在，使得柵極電位升高，集電極-發(fā)射極有電流流過。這時若集電極和發(fā)射極間處于高壓狀態(tài)時，可能會使IGBT發(fā)熱甚至損壞。為防止此類情況發(fā)生，應(yīng)在IGBT的柵極與發(fā)射極間并接一只幾十kΩ的電阻，此電阻應(yīng)盡量靠近柵極與發(fā)射極。
　　由于IGBT其柵極為MOS結(jié)構(gòu)，對于靜電壓也是十分敏感的，故而對IGBT進行裝配焊接作業(yè)時也必須注意以下事項：
　　——在需要用手接觸IGBT前，，必須接觸時要保證此時人體上所帶的靜電已全部放掉;
　　——在焊接作業(yè)時，為了防止靜電可能損壞IGBT，焊機一定要可靠地接地。
　　(2) 集電極與發(fā)射極間的過壓保護
　　(2.1)直流過壓產(chǎn)生的原因是由于前一級輸入發(fā)生異常。解決的辦法是在選取IGBT時，進行降額設(shè)計;另外，可在檢測出這一過壓時分?jǐn)郔GBT的輸入，保證IGBT的安全。
　　(2.2) 浪涌電壓的保護
　　因為電路中分布電感的存在，加之IGBT的開關(guān)速度較高，當(dāng)IGBT關(guān)斷時及與之并接的反向恢復(fù)二極管逆向恢復(fù)時，就會產(chǎn)生很大的浪涌電壓Ldi/dt。如果VCESP超出
　　IGBT的集電極-發(fā)射極間耐壓值VCES，就可能損壞IGBT。解決的辦法主要有：
　　——在選取IGBT時考慮設(shè)計裕量;
　　—在電路設(shè)計時調(diào)整IGBT驅(qū)動電路的Rg，使di/dt盡可能小;
　　——盡量將電解電容靠近IGBT安裝，以減小分布電感;
　　——根據(jù)情況加裝緩沖保護電路，旁路高頻浪涌電壓。
　　由于緩沖保護電路對IGBT的安全工作起著很重要的作用，在此將緩沖保護電路的類型和特點作一介紹。
　　——C(電容)緩沖電路采用薄膜電容，靠近IGBT安裝，其缺點是易產(chǎn)生電壓振蕩，而且IGBT開通時集電極電流較大。
　　——RC緩沖電路其特點是適合于斬波電路，但在使用大容量IGBT時，必須使緩沖電阻值增大，否則，開通時集電極電流過大，使IGBT功能受到一定限制。
　　——RCD緩沖電路，與RC緩沖電路相比其特點是，增加了緩沖二極管從而使緩沖電阻增大，避開了開通時IGBT功能受阻的問題。根據(jù)實際情況選取適當(dāng)?shù)木彌_保護電路，抑制關(guān)斷浪涌電壓。在進行裝配時，要盡量降低主電路和緩沖電路的分布電感，接線越短越粗越好。
　　(3) 集電極電流過流保護
　　大功率電磁加熱器IGBT主要有3種保護方法。
　　(3.1) 用電阻或電流互感器檢測過流進行保護
　　可以用電阻或電流互感器與IGBT串聯(lián)，檢測流過IGBT集電極的電流。當(dāng)有過流情況發(fā)生時，控制執(zhí)行機構(gòu)斷開IGBT的輸入，達(dá)到保護IGBT的目的。
　　(3.2) 由IGBT的VCE(sat)檢測過流進行保護
　　因VCE(sat)=IcRCE(sat)，當(dāng)Ic增大時，VCE(sat)也隨之增大，若柵極電壓為高電平，而VCE為高，則此時就有過流情況發(fā)生，此時與門輸出高電平，將過流信號輸出，控制執(zhí)行機構(gòu)斷開IGBT的輸入，保護IGBT。
　　(3.3) 檢測負(fù)載電流進行保護
　　若大功率電磁加熱器負(fù)載短路或負(fù)載電流加大時，也可能使前級的IGBT的集電極電流增大，導(dǎo)致IGBT損壞。由負(fù)載處(或IGBT的后一級電路)檢測到異常后，控制執(zhí)行機構(gòu)切斷IGBT的輸入。