图5标出了MA40xExx各功能模块及其所在的位置
图 5 MA40xExx的功能块标示
3.2 门极电阻
所有的MA40xExx在装配和交付时均不焊接门极电阻,如图5所示。客户必须根据使用的IGBT模块情况选择焊接正确的门极电阻。
在开通门极电阻RGon 和关断门极电阻RGof f的阻值不同时,需要焊接二极管D25,以分别调整RGon 和RGof f的阻值。
3.3 门极信号放大器4
在IGBT开通或关断时,需要从驱动器给IGBT的门极提供或释放高峰值的门极电流。通常情况下,驱动器在驱动单模块时不存在技术上的问题。如果一个驱动器要驱动多个并联的IGBT模块,那么此时需要一个驱动放大电路来给并联的门极提供足够的驱动电流。这种开关条件可能导致门极的功率损耗集中在一个相对较小的物理区域,并有可能引起过热问题。高峰值电流要求采用一个高电流增益的驱动器。
当模块适配器含有一个专用的门极信号放大器时,就有可能克服电流放大增益的限制。原理图如图6
所示,MA40xExx已经采用了一个射极跟随器或者功率放大电路。由于六个配对的双极性晶体管并联连接,根据ZXTN2010Z和ZXTP2012Z的双极性晶体管数据手册,在@IG= 40A时电流最小增益不小于100。
采用一个单独的功率放大电路优点在于可以出色地控制任何IHM 类型模块的门极-发射极电压,并且可以
使IGBT 模块并联的计变简单。
图 6 MA40xExx的功率放大电路
3.4 通过监测VCE值来检测短路
如果IGBT流过的电流高于几倍额定值的电流,晶体管会欠饱且器件两端的电压会升高。利用该现象可实现短路检测来关断IGBT。英飞凌大功率IGBT模块能承受10μs的短路电流,在这段时间内,需要检测到短路电流且在不超过最大阻断电压情况下将IGBT关断。
当MA40xExx连接到2ED300E17-SFO一起使用时,需要正确选择用于定义软关断功能的RSSD电阻值,以保证正确的短路保护,具体过程已在AN2007-05 的3.5章节中介绍,图7a显示了FZ1600R17HP4_B2 IHMB模块的短路特性,该模块的短路保护功能已在2ED300E17-SFO上关闭了。在这次短路特性测试中,为了保护器件免受损坏,用于开通的门极脉冲持续时间为10μs。在关断时,较高的dIC/dt会产生一个大的过电压尖峰,这个过电压尖峰采用有源箝位电路进行了限制。图7b显示了通过合理的选择RSSD电阻值把短路电流时间限制短于10μs时实现的软关断过程,并减小了关断时的集电极电流的变化率。