H桥,逆变器mos管,igbt烧坏原因分析

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H桥,逆变器mos管,igbt烧坏原因分析

2024-07-06 09:23| 来源: 网络整理| 查看: 265

一:mos管,igbt损坏的原因有两种,过流和过压。 二:mos管过流

2.1:什么是过流,即mos能过通过的额定电流,在mos管的芯片手册上会有相关的参数说明,如果mos管的电流过大,会产生极高的热量,以至于损坏芯片。

2.2:实际案例分析

 

 

上图是一个逆变器的H桥逆变电路,通过spwm将直流电转换为正弦波交流电。

实际使用过程中,不管是轻负载还是重负载,T3,T6,T4,T7管会偶尔损坏。

造成损毁的原因实际上是过流造成的,那么是怎么过流的呢。一般情况下,h桥导通的时候,电流流过L1,L2,实际上电流的上升速度不会太快,当电流过大的时候,ITRIP上的电压过大,是可以保护的。

我们先看看mos管的等效模型。

 

C70是mos的GS之间的等效电容,C69是GD之间的等效电容(在器件手册上为Cres)。

 

在T8和T9都关闭的时候,假设V1的电压为VCC/2。当T8导通的时候,V1的电压为VCC。此时就将对C71,C72,R41充电,T9 mos管GS两端的电压值取决于C71,C72,R41(驱动器件闭合内阻以及回路上的电阻总和)。如果C71或者R41过大,将会导致GS的电压大于MOS管的阈值电压,上下两管将会同时导通,此时电流非常大,可能烧坏mos管。

怎么避免这种过流烧坏mos管呢:

1:减小R41,即闭合的时候,闭合的时候驱动器件闭合内阻以及回路上的电阻总和。这样可以减小GS上的电压。

2:闭合的时候,拉到负电压,如下图:

 

这样,gs端的电压可以减去VCC1。

3:添加保护电路,在过流的时候关断mos管。

 

R42是电流采样电阻,如果电流过大,V2的电压升高,保护电路将关闭T8,T9,以保护电路。

实际案例中已经有了过流保护电路了,为何依旧会损坏?因为从mos管过流到mos管关断,这之间是有一段之间的,时间越短,mos管越安全。一般在5us之内就可以了。

案例中,R11,R12,C21组成了RC滤波电路,其滤波时间(2paiRC)大概为30us,远大于5us,是不可以的。

1,2种方法,都有局限性,如果MOS管的Cres变化较大,可能就不可以通过这种方法保护mos管。例如T8管的Cres比较小,T9管的Cres较大,就会导致R41上的电流较大,因此GS上的电压较大,T9管导通。因此最可靠的保护方法是第三种。

怎么计算T8导通时候,T9的GS端的电压呢,可以查看infineon的IR2114S的器件手册第19页。

三:mos管过压

Mos管两端的DS两端的电压大于mos管的额定电压,导致mos管损坏。

 

图中,L8是导线上的寄生电感,导线的越长,L8,L9越大,导线越粗,L8,L9越小。

当T8,T11同时导通时候,电流I经过L8,L9,T8,R41,T11流到GND。如果此时突然关断T8。L8上的电感就会将能量输送C73。

1/2*L8*I*I=1/2*C73*(VCC1*VCC1-VCC*VCC)

VCC1是电容充电之后的电压,如果vcc1过高,就会损坏MOS管。

怎么保护mos管,

1:减小电感,因此,对于L9和C69,C70,C71,C72而言,减小L9,意味着减小导线距离,c73要离MOS管近。

2:加大电容,电容越大,电压上升越小,越不会过流。



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