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IGBT模塊的使用和安裝

  IGBT 是絕緣柵雙極型晶體管( Insulated Gate Bipolar Transistor ) , 它是八十年代初誕生,九十年代迅速發展起來的新型復合器件。 IGBT 將 MOSFET 與 GTR 的優點集于一身,既有輸入阻抗高、速度快、熱穩定性好、電壓驅動型,又具有通態壓降低、高電壓、大電流的優點。因此, IGBT 的新技術、新工藝不斷有新的突破;應用頻率硬開關 5KHz ~ 40KHz ,軟開關 40KHz ~ 150KHz ;功率從五千瓦到幾百千瓦的應用場合。 IGBT 器件將不斷開拓新的應用領域,為高效節能、節材,為新能源、自動化和智能化提供了新的機遇。為了使初次使用者正確用好 IGBT 模塊,最大限度地發揮 IGBT 模塊的作用,以下是最基本的使用說明。

㈠ 依據裝置負載的工作電壓和額定電流以及使用頻率 , 選擇合適規格的模塊。用戶使用模塊前請詳細閱讀模塊參數數據表,了解模塊的各項技術指標;根據模塊各項技術參數確定使用方案,計算通態損耗和開關損耗,選擇相匹配的散熱器及驅動電路。

㈡ IGBT 模塊的使用

1 .防止靜電 IGBT 是靜電敏感器件,為了防止器件受靜電危害,應注意以下兩點:

① IGBT 模塊驅動端子上的黑色海綿是防靜電材料,用戶用接插件引線時取下防靜電材料立即插上引線;在無防靜電措施時,不要用手觸摸驅動端子。

② 驅動端子需要焊接時,設備或電烙鐵一定要接地。

2 .選擇和使用

① 請在產品的最大額定值(電壓、電流、溫度等)范圍內使用,一旦超出最大額定值,可能損壞產品,特別是 IGBT 外加超出 Vces 的電壓時可能發生雪崩擊穿現象從而使元件損壞,請務必在 Vces 的額定值范圍內使用!工作使用頻率愈高 , 工作電流愈小;源于可靠性的原因,必須考慮安全系數。如果使用前需要測試請務必使用適當的測試設備,以免測試損壞(特別是 IGBT 和 FRED 模塊需要專業的測試設備,請勿使用非專業的設備測試其電壓的最大值)。

② 驅動電路:由于 IGBT Vce(sat) 和短路耐量之間的折衷關系,建議將柵極電壓選為 +VG=14 ~ 15V , -VG=5 ~ 10V ,要確保在模塊的驅動端子上的驅動電壓和波形達到驅動要求; 柵極電阻 Rg 與 IGBT 的開通和關斷特性密切相關,減小 Rg 值開關損耗減少,下降時間減少,關斷脈沖電壓增加;反之,柵極電阻 Rg 值增加時,會增加開關損耗,影響開關頻率;應根據浪涌電壓和開關損耗間最佳折衷 ( 與頻率有關 ) 選擇合適的 Rg 值,一般選為 5 Ω至 100 Ω之間。為防止柵極開路,建議靠近柵極與發射極間并聯 20K ~ 30K Ω電阻。驅動布線要盡量短且采用雙絞線;在電源合閘時請先投入驅動控制部分的電源,使其驅動電路工作后再投入主電路電源。

③ 保護電路: IGBT 模塊使用在高頻時布線電感容易產生尖峰電壓,必須注意減少布線電感和元件的配置,應注意以下保護項目:過電流保護、過電壓保護、柵極過壓及欠壓保護、安全工作區、過溫保護。

④ 吸收電路: 由于 IGBT 開關速度快,容易產生浪涌電壓,必須設有浪涌鉗位電路。

⑤ 并聯使用: 應考慮柵極電路、線路布線、電流不平衡和器件之間的溫度不平衡等問題。

⑥ 使用時請避開產生腐蝕氣體和嚴重塵埃的場所。

㈢ 安裝

① 散熱器應根據使用環境及模塊參數進行匹配選擇,以保證模塊工作時對散熱器的要求。

② 散熱器表面的光潔度應小于 10mm ,每個螺絲之間的平面扭曲小于 10mm 。為了減少接觸熱阻,推薦在散熱器與模塊之間涂上一層很薄的導熱硅脂,模塊均勻受力后 , 從模塊邊緣可看出有少許導熱硅脂擠出為最佳。

③ 模塊安裝在散熱器上時,螺釘需用說明書中給出的力矩擰緊。力矩不足導致熱阻增 加或運動中出現螺釘松動。力矩過大可能損壞模塊外殼或是破壞模塊絕緣;

④ 僅安裝一個模塊時,裝在散熱器中心位置,使熱阻效果最佳。

⑤ 安裝幾個模塊時,應根據每個模塊發熱情況留出相應的空間,發熱大的模塊應留出較多得空間。

⑥ 兩點安裝緊固螺絲時,先依次緊固額定力矩的 1/3 ,然后反次達到額定力矩。

⑦ 四點安裝和兩點安裝類似, IGBT 長的方向順著散熱器的紋路。緊固螺絲時,依次對角緊固 1/3 額定力矩,然后反次達到額定力矩。

⑧ 使用帶紋路的散熱器時, IGBT 長的方向順著散熱器的紋路,以減少散熱器的變形。兩只模塊在一個散熱器上安裝時,短的方向并排擺放,中間留出足夠的距離,主要是風機散熱時減少熱量迭加,容易散熱,最大限度發揮散熱器的效率。二是模塊端子容易連接,有利于減少雜散電感,尤其高頻使用時更重要。

⑨ 在連接器件時,連接模塊的母線排不能給模塊主端子電極造成過大的機械和熱應力,以免模塊電極的內部焊接斷裂或電極端子發熱在模塊上產生過熱。

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