短路耐受時間是指IGBT在短路條件下能夠持續(xù)導(dǎo)通而不發(fā)生故障的時間。這個參數(shù)對于系統(tǒng)保護策略的設(shè)計至關(guān)重要,因為它決定了系統(tǒng)在檢測到短路并采取措施(如關(guān)閉IGBT或限制電流)之前可以容忍的最長時間。
在測量IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)的短路耐受時間時,我們通常使用一個特定的測試電路。該電路中,一個電容器通過柵極驅(qū)動電路與IGBT相連。當IGBT處于關(guān)閉狀態(tài)時,施加電源電壓VCC。
隨后,通過柵極驅(qū)動電路使IGBT導(dǎo)通,電容器中積蓄的電荷會突然釋放并流入IGBT。這個過程會在很短的時間內(nèi)發(fā)生,而IGBT在經(jīng)過一定的導(dǎo)通時間后可能會損壞。這個導(dǎo)通時間,即短路耐受時間,會受到VCC電壓、溫度、封裝類型等多種因素的影響,通常在幾微秒到幾十微秒之間。
在實際的測試過程中,通過控制柵極驅(qū)動電路逐步延長IGBT的導(dǎo)通時間,以確定器件何時會發(fā)生損壞。這個過程需要重復(fù)進行,以準確測量出IGBT在損壞前能夠承受的最大導(dǎo)通時間。另一種方法是,驗證IGBT在規(guī)定的導(dǎo)通時間內(nèi)是否保持完好,以此來判斷其是否合格。
以ROHM公司的IGBT RGS系列為例,其最短的短路耐受時間為8微秒。在波形圖中,我們可以看到當IGBT根據(jù)柵極信號導(dǎo)通(即發(fā)生短路)時,集電極電流開始流動。如果在13.5微秒后,IGBT根據(jù)柵極信號關(guān)閉,集電極電流被切斷,這表明在這個測試條件下,IGBT沒有損壞,能夠承受至少13.5微秒的短路時間。這超出了8微秒的保證值,顯示出有一定的余量。
集電極電壓在短路和關(guān)斷后的變化取決于電容器到IGBT集電極引腳間的寄生電感的充電或放電過程,導(dǎo)致電壓在短時間內(nèi)下降或上升。之后,集電極電壓會恢復(fù)到VCC水平。由于發(fā)熱的影響,隨著時間的推移,集電極電流會逐漸減少。
為了確保系統(tǒng)的可靠性和安全性,設(shè)計人員必須根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的IGBT,并設(shè)計相應(yīng)的保護策略。這通常涉及到對IGBT的短路耐受時間進行測試,以確定其在特定條件下的性能。通過這些測試,可以確定在發(fā)生短路時需要采取的保護措施,以及在設(shè)計階段考慮的冗余和安全系數(shù)。
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