1. IGBT模塊的選定 :
在使用IGBT模塊的場合,選擇何種電壓,電流規格的IGBT模塊,需要做周密的考慮。
1. 1. 電壓規格:
IGBT模塊的電壓與所使用裝置輸入電源AC交流電源電壓緊密相關。根據使用目的,請選擇相應的元件。
元器件電壓規格表:
交流電壓(V) :200V;220V;230V;240V
交流電壓(V) :350V;380V 415V;440V;575V
功率管*高耐壓(V):600V
功率管*高耐壓(V):1200V;1400V
1.2. 電流規格:
IGBT模塊的集電極電流增大時,VCE(-)上升,所產生的額定損耗亦變大。同時,開關損耗增大,元器件發熱加劇。因此,根據額定損耗,開關損耗所產生的熱量,控制器件結溫(Tj)在 120℃以下(通常為**起見,以100℃以下為宜),請使用這時的集電極電流以下為宜。特別是用作高頻開關時,由於開關損耗增大,發熱也加劇,需十分注意。 一般來說,要將集電極電流的*大值控制在直流額定電流以下使用,從經濟角度這是*值得推薦的。
2. 靜電防護對策:
IGBT的VGE的保證值為±20V,在IGBT模塊上加出了超出保證值電壓的場合,由於會導致損壞的危險,因而在柵極-發射極之間不能超出保證值的電壓,這點請注意。
此外,在柵極-發射極間開路時,若在集電極-發射極間加上電壓,則隨著集電極電位的變化,,由于有電流(i)流過,柵極電位升高,集電極則有電流流過。這時,如果在集電極-發射集間處于高電壓狀態時,有可能使芯片發熱導致損壞。
在使用裝置的場合,如果柵極回路不合適或者柵極回路完全不能工作時(柵極處于開路狀態),若在主回路上加上電壓,則IGBT就會損壞,為防止這類損壞情況發生,應在柵極一發射極之間跨接一只2K---10K左左的電阻為宜。
由于IGBT模塊為MOS結構,對於靜電就要十分注意。因此,請注意下面幾點:
1. 在使用模塊時,手持分裝件時,請勿觸摸驅動端子部份。
2. 在用導電材料連接驅動端子的模塊時,在配線未布好之前請先不要接上模塊。
3. 盡量在底板良好接地的情況下操作。
4. 當必須要觸摸模塊端子時,要先將人體或衣服上的靜電用大電阻( IMΩ左右)接地進行放電后,再觸摸。
5. 在焊接作業時,焊機與焊槽之間的泄漏容易引起靜電電壓的產生,為了防止靜電的產生, 請先將焊機處于良好的接地狀態。
3. 電流限制值與VGE; Rg的依賴關系:
N系列IGBT模塊,由于內裝有電流限制回路,因此,可限制短路時的集電極電流,使模塊能承受的極限電流值得以提高。這種限制電流值的大小與VGE及Rg值有關,即隨著VGE變小或Rg變大,該值將變小。這時,應特別注意,要將裝置中過電流容限值設定在該模塊限制電流值之下方為**。此外,電流限制電路僅有限制電流的作用,而無自身保護之功能。因此,為了防止模塊在短路時遭到破壞,必須在模塊外部能檢測出短路狀態·一旦有短路情況發生,應立即切斷輸入信號。
4. 保護電路設計 :
IGBT模塊,因過電流,過電壓等異常現象,有可能使其損壞。因此,根據這種異常現象可能出現,旨在保護器件**。保護電路的設計,在使用IGBT模塊時尤為重要。
這類保護電路,需對器件的特性充分了解,設計出與器件特性相匹配的保護電路是非常重要的,有時雖有保護電路,器件仍然被損壞也常發生。(例如,過電流時,切斷時間太長,吸收回路電容容量過小等)
5. 散熱設計:
取決于IGBT模塊所允許的*高結溫(Tj),在該溫度下必須要做散熱設計。為了進行散熱設計,首先要計算出器件產生的損耗,該損耗使結溫升至允許值以下來選擇散熱片。 當散熱設計不充分場合,實際運行在中等水平時,也有可能超過器件允許溫度而導致器件損壞。
6. 并聯問題:
用于大容量逆變器等控制大電流場合使用IGBT模塊時,可以使用多個器件并聯。并聯時,要使每個器件流過均等的電流是非常重要的,如果一旦電流平衡達到破壞,那么電流過于集中的那個器件將可能被損壞。 為使并聯時電流能平衡,適當改變器件的特性及接線方法。例如:挑選器件的VCE(sat)相同的并聯非常重要。
7. 驅動電路設計:
嚴格地說,能否充分利用器件的性能,關鍵取決於驅動電路的設計。此外,也與保護電路設計密切相關。要使器件處於開通狀態時,驅動電路應為正向偏置,關斷狀態時,應為反向偏置,根據各自的設定條件,可以改變器件的特性。此處由於驅動電路的接線方法不同,器件有可能產生誤動作。
8. 模塊組裝時的注意事項 :
在實際安裝IGBT模塊時,需特別注意如下幾點:
1. 安裝散熱片時,在模塊里面涂以熱復合材料,并充分固定牢。另外冷卻體原件安裝表面的加工方面,要保持粗糙度在10μm以下,平面度在0-100mm以內。
2. 在模塊電極端子部份,接線時請勿加過大的應力。
9. 保管及運輸時的注意事項:
1. 保管
A. 保存半導體原件的場所的濕度,溫度,應保持在常溫常濕狀態,不應偏離太大。常溫的規定為5-35℃,常濕的規定為45—75%左右。特別是模塊化功率半導體管的場合,在冬天特別干燥的地區,需用加濕機加濕。
B. 盡量遠離產生腐蝕性氣體或灰塵較多的場合。
C. 在溫度發生急劇變化的場所裝置表面含有結露水的情況出現,應避開這種場所,盡量放在溫度變化小的地方。
D. 保管時,須注意不要在半導體器件上加重荷,特別是在堆放狀態,需注意負荷不能太重,其上也不能加重物。
E. 外部端子,請在未加工的狀態下保管。若有銹蝕,在焊接時會有不佳的情況產生,所以要盡可能地避免這種情況。
F. 裝部件的容器,需選用不帶靜電的容器。
2. 搬運
A. 請不要受下墮沖擊。
B. 用包裝箱運輸大量器件時,請勿擦傷接觸電極面,部件間應填充軟性材料。
10. 其他現場使用時的注意事項 :
1. 使用 FWD而未使用照IGBT時(例如截波電路等),在未使用IGBT的 G-E間,請加上-5V以上的逆向偏置電壓。
2. 在模塊端子處測定驅動電壓是否為符合要求的電壓值。(在驅動電路中使用晶體管時的電壓降變大,這將導致在模塊上加不上所需要的VGE電壓)。
3. 開、關時的浪涌電壓等的測定,請在端子處測定。
4. 盡量遠離有腐蝕性氣體的場所。