IGBT是逆变器中最容易损坏的部分。由于IGBT模块为P-MOSFET结构,IGBT的栅极通过一层氧化膜与发射极实现电隔离。由于此氧化膜很薄,其击穿电压一般仅能承受到20~30V。因此,因静电而导致栅极击穿是IGBT失效的常见原因之一。
使用中要注意以下几点:
在使用模块时,尽量不要用手触摸驱动端子部分,当必须要触摸模块端子时,要先将人体或衣服上的静电用大电阻接地进行放电后再触摸;在用导电材料连接模块驱动端子时,在配线未接好之前请先不要接上模块;尽量在底板良好接地的情况下操作。在应用中有时虽然保证了栅极驱动电压没有超过栅极最大额定电压,但栅极连线的寄生电感和栅极-集电极间的电容耦合,也会产生使氧化层损坏的振荡电压。为此,通常采用双绞线来传送驱动信号,以减少寄生电感。在栅极连线中串联小电阻也可以抑制振荡电压。
此外,在栅极-发射极间开路时,若在集电极与发射极间加上电压,则随着集电极电位的变化,由于集电极有漏电流流过,栅极电位升高,集电极则有电流流过。这时,如果集电极-发射极间存在高电压,则有可能使IGBT发热及至损坏。
在使用IGBT的场合,当栅极回路不正常或栅极回路损坏时(栅极处于开路状态),若在主回路上加上电压,则IGBT就会损坏,为防止此类故障,应在栅极-发射极间串接一只10kΩ左右的电阻。
在安装或更换IGBT模块时,应十分重视IGBT模块与散热片的接触面状态和拧紧程度。为了减少接触热阻,最好在散热器与IGBT模块间涂抹导热硅脂,如图3-13所示,安装时应受力均匀,避免用力过度而损坏。一般逆变器的底部为水道,当水循环泵损坏或发动机舱前部的冷却风扇不转时将导致IGBT模块发热,而发生故障,逆变器的过热保护措施会使电动机工作电流时有时无。
图3-13 散热器和IGBT间使用导热硅脂
IPM和散热器间请涂抹使用温度范围大且具有长期稳定、优良的热传导率的硅脂。为了填补IPM和散热器间弯曲的缝隙,请均匀涂抹,厚度标准为150μm(推荐的厚度范围为100~200μm)。
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