大功率弧焊逆变电源的IGBT保护技术

本文摘要：1 章节 弧焊逆变电源普遍应用于造船、机械、汽车、电力、化工、石油、轻工业、航天、国防工业等部门。近年来大功率电力电子器件IGBT以其独有的优点受到众多厂家的注目，并逐步应用于现代弧焊逆变电源中。然而弧焊逆变电源工作环境恶劣，其阻抗要求了其工作电流变化轻微，如果我们对IGBT性能和特点不存在模糊认识并且在掌控方法和维护技术等方面并未采取有效的措施，则很有可能会损毁IGBT，从而使人们开始猜测IGBT的质量否确实合乎资料上所所列的各项参数。

1　章节　　弧焊逆变电源普遍应用于造船、机械、汽车、电力、化工、石油、轻工业、航天、国防工业等部门。近年来大功率电力电子器件IGBT以其独有的优点受到众多厂家的注目，并逐步应用于现代弧焊逆变电源中。然而弧焊逆变电源工作环境恶劣，其阻抗要求了其工作电流变化轻微，如果我们对IGBT性能和特点不存在模糊认识并且在掌控方法和维护技术等方面并未采取有效的措施，则很有可能会损毁IGBT，从而使人们开始猜测IGBT的质量否确实合乎资料上所所列的各项参数。

本文针对以上问题讲解了一种应用于电路硬件维护和单片机控制程序维护结合的方法来对IGBT展开有效地的维护。　　2．IGBT的工作原理　　2.1　IGBT结构　　IGBT结构上与MOSFET十分相似，只是多了一个　　层，引向作为发射极，栅极、集电极与MOSFET几乎相近。其修改等效电路如图1右图。

　　　　图1　　IGBT的工作原理：IGBT由栅极电压正负来掌控。当再加于是以栅极电压时，绝缘栅下构成闸极，MOSFET导通，相等于　　收到E，为PNP晶体管获取了流动的基极电流，从而使PNP管（即整个IGBT）导通。

当再加胜栅极电压时，IGBT工作过程忽略，构成变频器。　　2.2　IGBT安全性工作区　　在IGBT电源过程中，大电流和大电压的重合导致主要的功耗，同时忍受较高的di/dt和dv/dt即电流电压形变。

尤其是运营在PWM软电源状态下，这是影响可靠性的最重要原因。为了确保其安全可靠的工作，不仅有电流电压的容许，还必须使其动态过程的运营轨迹在安全性工作区内。

如图2右图，正偏安全性工作区FBSOA是指栅极特相反电压时的安全性工作区，对应于导通状态。三条边界分别对应容许电流、容许电压和容许功耗。随着导通时间快速增长，功耗和温升减少，安全性工作区增大。　　　　IGBT变频器时为偏移偏置，对应安全性工作区为反偏安全性工作区RBSOA。

除了电流电压边界外，另一边界为器件关口败军的重加电压上升率。因此，电压变化率越大，安全性工作区就越小。

实质上，这就是因为IGBT动态擎住效应的容许的缘故。所以在弧焊逆变电源的设计中，容许过电流和过电压、提高器件的运营特性以及降低功耗，都有最重要的意义。

在有所不同的工作状态下，确保IGBT在安全性工作范围内并正处于较好状态下，是提升整机可靠性的关键技术。　　3．IGBT的保护措施　　由于其结构和安全性工作区知IGBT的可信与否主要由以下因素要求：　　1、栅极与发射极电压　　2、集电极与发射极电压　　3、流到集电极的电流　　4、IGBT的结温　　以上的四个因素在工作环境恶劣的弧焊逆变电源中都是必须留意的，特别是在是第二项和第三项是我们在设计维护电路中重点考虑到的内容。

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