В HTML      В PDF
микроэлектроника, микросхема, микроконтроллер, память, msp430, MSP430, Atmel, Maxim, LCD, hd44780, t6963, sed1335, SED1335, mega128, avr, mega128  
  Главная страница > Обзоры по типам > Транзисторы > Принципы работы мощных MOSFET и IGBT транзисторов

реклама

 
радиационно стойкие ПЗУ Миландр

Продажа силового и бронированного кабеля и провода в Москве

текст еще



Поведение IGBT и MOSFET при перегрузках и коротких замыканиях

Перегрузка:

В основном, при перегрузках параметры коммутации и в открытом состоянии не отличаются от «стандартной работы» с номинальными условиями. Для того, чтобы не превышалась максимальная температура перехода, нужно ограничивать пределы перегрузки, поскольку возросший ток нагрузки повлечет за собой возрастание рассеиваемой мощности в устройстве. Поэтому установлены предельное значение температуры перехода и число циклов температурной перегрузки, которые приводятся в справочных данных на SOA-диаграммах.

На рис.3.52 показан выбранный пример для MOSFET и IGBT.

Короткое замыкание:

В принципе MOSFET и IGBT стойки к коротким замыканиям, т.е. они могут подвергаться коротким замыканиям при определенных данных условиях, и затем выключаться без повреждения силового полупроводника.

При рассмотрении коротких замыканий (с помощью IGBT), различат два разных случая.

макс. безопасная область работы MOSFET SKM111макс. безопасная область работы IGBT SKM100GB123D
безопасная область работы при выключении (!периодическом!) IGBT SKM100GB123D
Рис. 3.52. SOA-диаграммы для MOSFET и IGBT
a) макс. безопасная область работы MOSFET SKM111
b) макс. безопасная область работы IGBT SKM100GB123D
c) безопасная область работы при выключении (!периодическом!) IGBT SKM100GB123D

Короткое замыкание I (SC I)

В случае SCI транзистор включается на имеющееся короткое замыкание нагрузки, т.е. все напряжение питания приложено к транзистору до короткого замыкания. di/dt короткого замыкания определено параметрами драйвера (напряжение драйвера, резистор затвора). Этот возросший ток транзистора вызовет падение напряжения на паразитной индуктивности короткого замыкания, которое показано как рост характеристики напряжения коллектор-эмиттер (рис.3.53).

Стационарные токи короткого замыкания подстраиваются под значение, которое определено выходной характеристикой транзистора. Типичные значения для IGBT составляют 8-10 номинальных токов (см.рис.3.56b).

Короткое замыкание II (SC II)

SC I характеристики IGBT (SKM100GB123D)
Рис. 3.53. SC I характеристики IGBT (SKM100GB123D)

Эквивалентная схема и характеристики SC II
Эквивалентная схема и характеристики SC II
Эквивалентная схема и характеристики SC II
Рис. 3.54. Эквивалентная схема и характеристики SC II [194]

В этом случае транзистор уже включен до того, как произошло короткое замыкание. По сравнению с SC I, в этом случае транзистор подвергается большим перегрузкам. На рис.3.54 показана эквивалентная схема и характеристики для пояснения SC II. Как только происходит короткое замыкание, очень резко начнет увеличиваться ток коллектора. Di/dt определяется напряжением питания VDC и индуктивностью петли короткого замыкания.

В течение интервала времени 1 IGBT обедняется. В результате высокое dv/dt напряжения коллектор-эмиттер вызовет ток смещения через емкость затвор-коллектор, из-за чего возрастет напряжения затвор-эмиттер. Это в свою очередь создаст динамический выброс тока короткого замыкания IC/SCM.

После прохождения фазы обеднения, ток короткого замыкания упадет до своего постоянного значения IC/SC (интервал 2). В течение этого процесса напряжение будет индуцироваться на паразитной индуктивности, что вызовет перенапряжение на IGBT.

За стационарной фазой короткого замыкания (интервал 3) следует прекращение протекания тока короткого замыкания по направлению к коммутационной индуктивности цепи LK, что опять будет причиной перенапряжения на IGBT (интервал 4).

Перенапряжения в транзисторе при коротком замыкании могут превысить рабочие значения в несколько раз.

SC II характеристики IGBT (SKM100GB123D с ограничением уровня затвора)
Рис. 3.55. SC II характеристики IGBT (SKM100GB123D с ограничением уровня затвора)

SOA диаграмма при коротком замыкании из справочных данных на IGBT показывает пределы безопасного управления при этом (рис.3.56а).

Для гарантии безопасной работы должны удовлетворяться следующие важные граничные условия:

  • короткое замыкание должно быть обнаружено и устранено в течение времени до 10 мкс,
  • время между двумя короткими замыканиями должно быть не более 1 с,
  • IGBT не должен подвергаться более чем 1000 коротких замыканий за весь его срок
  • службы.

зависимость нормализованного тока короткого замыкания от напряжения коллектор-эмиттер
зависимость нормализованного тока короткого замыкания от напряжения затвор-эмиттер
Рис.3.56 SOA при коротком замыкании NPT-IGBT (SC SOA)
a) зависимость нормализованного тока короткого замыкания от напряжения коллектор-эмиттер (SKM100GB123D)
b) зависимость нормализованного тока короткого замыкания от напряжения затвор-эмиттер (основная)

На рис.3.56 показано влияние напряжения затвор-эмиттер и температуры перехода на стационарный ток короткого замыкания. Замыкания I и II будут причиной высокой рассеиваемой мощности в транзисторе, из-за чего вырастет температура перехода. Здесь положительный температурный коэффициент напряжения коллектор-эмиттер имеет благоприятное воздействие (это также относиться к напряжению сток-исток), поскольку уменьшит ток коллектора при стационарном коротком замыкании (см. ри.3.56b). Возможности надежного определения предельных токов и ограничения при перенапряжениях изложены в п. 3.6.3.



<-- Предыдущая страница Оглавление Следующая страница -->





 
Впервые? | Реклама на сайте | О проекте | Карта портала
тел. редакции: +7 (495) 514 4110. e-mail:info@eust.ru
©1998-2016 ООО Рынок Микроэлектроники