IGBT模塊使用上的注意事項
IGBT模塊使用上的注意事項

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.

a. 電壓規格

    IGBT模塊的電壓規格與所使用裝置的輸入電源即市電電源電壓緊密相關.其相互關系列於表1.根據使用目的,并參考本表,請選擇相應的元件.

  元器件電壓規格
      600V 1200V 1400V
   電源電壓 200V;220V
            230V;240V 346V;350V
            380V;400V
            415V;440V 575V

b. 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,原件發熱加劇.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 150oC以下(通常為安全起見,以125oC以下為宜),請使用這時的集電流以下為宜.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,要將集電極電流的最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. 防止靜電對策

     IGBT的VGE的保證值為±20V,在IGBT模塊上加出了超出保證值的電壓的場合,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,如下圖所示,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,有可能使蕊片發熱及至損壞.

     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(珊極處於開路狀態),若在主回路上加上電壓,則IGST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接一只10KQ左左的電阻為宜.

     此外,由於IGBT模塊為MOS結構,對於靜電流就要十分注意.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( IM歐左右)接地進行放電後,再觸摸.

5. 在焊接作業時,焊機與焊槽之間的漏泄容易引起靜電壓的產生,為了防止靜電的產生,請先將焊機處於良好的接地狀態下.

3. 電流限制值與VGE Rg的依賴關系

     N系列IGBT模瑰,由於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保以提高.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安全.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,旨在保護器件安全.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.)
技術資料V”保護電路的設計方法”中加以說明.

5. 散熱設計

     取決於IGBT模塊所允許的最高結溫(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. 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.

7. 并聯問題

    用於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,那麼電過於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)相同的并聯是很重要的.

8. 另裝時的注意事項

     在實際安裝IGBT模塊時,請特別注意如下幾點:

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,要保此粗糙度在10mm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溫度,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“C,常濕的規定為45—75%左右.特別是模塊化的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,在焊接時會有不良的情況產生,所以要盡可能地避免這種情況.

f. 裝部件的容器,請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,實際使用時的注意事項

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.