IGBT模塊/IPM的安全運(yùn)行

IGBT關(guān)斷時(shí)，安全工作的VCE-IC的工作范圍稱為反向偏壓安全工作區(qū)（RBSOA: Reverse Bias SafeOperation Area），也稱開關(guān)安全工作區(qū)，是指重復(fù)關(guān)斷運(yùn)行時(shí)最大允許瞬時(shí)電壓電流。即圖1中所表示的范圍。在設(shè)計(jì)緩沖電路時(shí)要保證使關(guān)斷時(shí)VCE-IC 的工作軌跡全部容納在該RBSOA 區(qū)域內(nèi)。該 RBSOA 分為通常交換工作時(shí)（實(shí)線、往返）和大電流（短路）時(shí)（虛線、非往返）的兩種區(qū)域。為方便起見(jiàn)，將實(shí)線中的區(qū)域稱為RBSOA，虛線中的區(qū)域稱為SCSOA （ Short Circuit Safe Operation Area）。由于SCSOA 區(qū)域在集電極電流變大時(shí)有變窄的傾向，需要加以注意。IPM 內(nèi)置柵極驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路可以對(duì)超出IGBT 安全工作區(qū)的運(yùn)行模式加以保護(hù)以免模塊受損。

圖1 反向偏壓安全操作區(qū)（RBSOA）

(資料圖)

圖2、圖3為IPM/IGBT模塊開關(guān)安全工作區(qū)及短路安全工作區(qū)示意圖。

圖2開關(guān)安全工作區(qū)

IOC，VCES，VCC，3 個(gè)指標(biāo)都不超過(guò)其規(guī)定值則工作在安全工作區(qū)內(nèi)。

圖3短路安全工作區(qū)

只要滿足給出的技術(shù)指標(biāo)一般不會(huì)損壞。

1. 模塊本身對(duì)環(huán)境參數(shù)的要求：安全工作區(qū)

任何情況下都不要超過(guò)規(guī)定的最大額定值，對(duì)IPM來(lái)說(shuō)，Vce

2. 選擇合適容量的器件。

3. 合理設(shè)計(jì)(接口電路和主電路)：減少引線電感，防止互相干擾；故障端子Fo的利用。

4. 防止模塊損壞的軟件設(shè)計(jì)：根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合(負(fù)載)特性進(jìn)行匹配編程，防止某些點(diǎn)出現(xiàn)異常電流；

死區(qū)時(shí)間(tdead)的設(shè)計(jì)：大于規(guī)格書中的推薦值(IPM端子處)；Fo中斷的處理以及主電路電流的控制，等。

5. 上/下電時(shí)序問(wèn)題：上電是先控制回路后主電路；下電正相反。

IGBT/IPM的安全工作區(qū)(SOA)

短路安全工作區(qū)(SCSOA)

IGBT模塊的功率循環(huán)壽命曲線如下圖：

IGBT模塊的功率循環(huán)壽命曲線如下圖：

IPM (以DIP IPM為例）功率循環(huán)壽命曲線如下圖：

DIP IPM的結(jié)溫變化ΔTj對(duì)功率循環(huán)壽命的影響非常顯著，為了確保大功率循環(huán)具有較低的失效概率，有必要避免器件結(jié)溫的劇烈變化。

編輯：黃飛