H橋,逆變器mos管,igbt燒壞原因分析

2021-08-14 12:35:09 字數 2292 閱讀 1150

2.1:什麼是過流,即

mos能過通過的額定電流,在

mos管的晶元手冊上會有相關的引數說明,如果

mos管的電流過大,會產生極高的熱量,以至於損壞晶元。

2.2:實際案例分析

上圖是乙個逆變器的

h橋逆變電路,通過

spwm

將直流電轉換為正弦波交流電。

實際使用過程中,不管是輕負載還是重負載,t3,

t6,t4,

t7管會偶爾損壞。

造成損毀的原因實際上是過流造成的,那麼是怎麼過流的呢。一般情況下,

h橋導通的時候,電流流過

l1,l2

,實際上電流的上公升速度不會太快,當電流過大的時候,

itrip

上的電壓過大,是可以保護的。

我們先看看

mos管的等效模型。

c70是

mos的

gs之間的等效電容,

c69是

gd之間的等效電容(在器件手冊上為

cres

)。和t9

都關閉的時候,假設

v1的電壓為

vcc/2

。當t8

導通的時候,

v1的電壓為

vcc。此時就將對

c71,c72,r41

充電,t9 mos管gs

兩端的電壓值取決於

c71,c72,r41

(驅動器件閉合內阻以及回路上的電阻總和)。如果

c71或者

r41過大,將會導致

gs的電壓大於

mos管的閾值電壓,上下兩管將會同時導通,此時電流非常大,可能燒壞

mos管。

怎麼避免這種過流燒壞

mos管呢:

1:減小

r41,

即閉合的時候,閉合的時候驅動器件閉合內阻以及回路上的電阻總和。這樣可以減小

gs上的電壓。

2:閉合的時候,拉到負電壓,如下圖:

這樣,gs

端的電壓可以減去

vcc1。3

:新增保護電路,在過流的時候關斷

mos管。

r42是電流取樣電阻,如果電流過大,

v2的電壓公升高,保護電路將關閉

t8,t9

,以保護電路。

實際案例中已經有了過流保護電路了,為何依舊會損壞?因為從

mos管過流到

mos管關斷,這之間是有一段之間的,時間越短,

mos管越安全。一般在

5us之內就可以了。

案例中,

r11,r12,c21

組成了rc

濾波電路,其濾波時間(

2pairc

)大概為

30us

,遠大於

5us,是不可以的。1,

2種方法,都有侷限性,如果

mos管的

cres

變化較大,可能就不可以通過這種方法保護

mos管。例如

t8管的

cres

比較小,

t9管的

cres

較大,就會導致

r41上的電流較大,因此

gs上的電壓較大,

t9管導通。因此最可靠的保護方法是第三種。

怎麼計算

t8導通時候,t9的

gs端的電壓呢,可以檢視

infineon

的ir2114s

的器件手冊第

19頁。

mos管兩端的

ds兩端的電壓大於

mos管的額定電壓,導致

mos管損壞。

圖中,l8

是導線上的寄生電感,導線的越長,

l8,l9

越大,導線越粗,

l8,l9

越小。當

t8,t11

同時導通時候,電流i經過

l8,l9,t8,r41,t11

流到gnd

。如果此時突然關斷t8。

l8上的電感就會將能量輸送

c73。

1/2*l8*i*i=1/2*c73*(vcc1*vcc1-vcc*vcc)

vcc1

是電容充電之後的電壓,如果

vcc1

過高,就會損壞

mos管。

怎麼保護

mos管,

1:減小電感,因此,對於l9和

c69,c70,c71,c72

而言,減小

l9,意味著減小導線距離,

c73要離

mos管近。

2:加大電容,電容越大,電壓上公升越小,越不會過流。

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