【導讀】在設計過(guò)程中經(jīng)常會(huì )出現電路報錯的問(wèn)題。發(fā)生這種情況，我們通常會(huì )按部就班的對錯誤進(jìn)行排查并順利解決。但是有的時(shí)候可能會(huì )因為知識儲備的限制出現錯誤而無(wú)法解決。本文主要講解三相逆變器電路中的IGBT柵極過(guò)壓導致IGBT損壞問(wèn)題。
圖1
圖2
圖1、圖2為主電路拓撲。三相四橋臂逆變器+LC濾波器。IGBT型號為：英飛凌耐壓1200V電流75A的IGBT。驅動(dòng)芯片為：concept 2sc0108_17，耐壓為1700V。直流母線(xiàn)電壓由可調變壓器輸出經(jīng)整流橋整流再經(jīng)電容濾波得到。
當直流母線(xiàn)為300V時(shí)，在打開(kāi)逆變器的情況下(即給PWM信號)，逆變器工作正常，輸出三相交流電。然后把直流母線(xiàn)電壓升高為400V，逆變器工作正常。保持直流母線(xiàn)電壓不變，關(guān)逆變(IGBT基極電壓為-9V)，再開(kāi)逆變。發(fā)生故障。檢查發(fā)現C相的concept驅動(dòng)損壞。C相橋臂的IGBT上下管的G極E極間各自并的一個(gè)穩壓二極管(SMBJ13)擊穿短路，C相橋臂IGBT上下管的柵極都燒壞，既給GE加15V電源，CE也不能導通。該橋臂IGBT內部反并聯(lián)的二極管正常。
最初猜測是IGBT柵極出現了高壓，但是不知道是什么原因造成了柵極的高壓，下面我們就來(lái)具體問(wèn)題具體分析。
圖1為主電路圖，其中R代表負載。圖2為IGBT驅動(dòng)。2端接上管柵極，1端接上管發(fā)射極。5端接下管柵極，4端接下管發(fā)射極。
從驅動(dòng)波形看，并沒(méi)有米勒區，這就說(shuō)明管子的開(kāi)關(guān)電壓應力比較小。從波形陡度看，動(dòng)態(tài)內阻比較大。因此，如果如此加高壓，出現米勒效應就會(huì )半橋局部直通。
從稍帶電流出現的尖峰電壓看，一旦局部直通關(guān)斷后過(guò)壓擊穿而導致炸管。這點(diǎn)可以通過(guò)加大死區得到解決。另一方面，例子中的策略決定了有開(kāi)機浪涌。建議用魯棒控制策略，開(kāi)機電流軟啟動(dòng)。
本篇文章以一個(gè)錯誤的電路為例，深度剖析問(wèn)題，并給出了相應的解決方法，希望大家在看過(guò)本篇文章之后能夠有所收獲。
相關(guān)閱讀：
MOSFET簡(jiǎn)化三相逆變器拓撲設計
經(jīng)驗之談：解析三相電供電故障及其改善措施
教你用萬(wàn)用表判定三相異步電動(dòng)機繞組同名端
