电源技能不断进步,这就使得传统的一些单一电源计划不再适合于对现如今的产品。最典型的比方便是跟着应急电源与不间断电源的诞生,IGBT技能开端走俏起来。在本文中,小编将为我们带来IGBT规划过程中存在的一个问题解说,那便是当驱动芯片的额外输出功率密度相对缺乏时,这一现象会导致器材的老化加快。
假如IGBT规划过程中呈现这个问题,而且长期的不到处理,那就有或许会导致延迟时刻添加,死区时刻相对缺乏,以及其他各种参数阑珊等问题。
这个问题之所以十分值得引人留意,是因为总的来说IGBT驱动器功能参数阑珊速度比较其他电路来说仍是比较突出的。其间损害比较大的要数呼应延时添加导致的死区时刻裕度损耗。假如开始的死区时刻设置缺乏,则结果是灾难性的。而这个现象比较之下并不是很少见。即便是进口大品牌的驱动器,有时也存在这个现象。同一类型的驱动器,新的和用过适当一段时刻的,在许多参数上都是能比较出差异的。
电子器材的绝大多数失效模型终究都能够归结为五大类:电徒动效应,不同原料间的互溶浸透,热效应导致的二次击穿,微观结构缺点,封装及键合线质量。其间微观结构缺点和封装及键合线质量问题实质上归于在电路运用层面上无法干涉的,因而不做评论。不同原料间的互溶浸透和热效应导致的二次击穿则实质上都是由热导致的失效。至于电徒动效应从可操作的层面来说是热和电流密度两方面要素导致的。因而,从操作的维度来讲,电子元件的失效基本上能够归结为过热和电流密度过大。其间,电流密度过大又是过热的一种首要原因。
电徙动,或称电流感应的物质搬迁,便是某种导体(例如铝。现行的器材多为铝金属化器材。更有优势的铜金属化器材没有真实实用化。)中经过满足大的电流时,在该导体中发生的物质移动效应。这个效应将导致器材微观结构的缓慢改变和功能的缓慢衰减,终究导致失效。相关研讨指出。根据电徒动(搬迁)效应的简化模型得出的,均匀毛病前时刻(MTTF)核算公式为:
从这个公式能够看出,越是低温,温度对器材均匀毛病前时刻的影响越是敏捷成为相对首要的要素。而越是高温,电流密度对器材均匀毛病前时刻的影响越是敏捷成为相对首要的要素。
至于由过热问题导致的失效其模型就杂乱得多了。并不是一种机理导致的。可是这类问题有一个特色,便是在必定温度下并不显着,超越这一温度就会越来越显着。因而,从操作层面来讲没有太多需求阐明的,只需确保器材作业在安全温度下,确保冲击电流等不会导致瞬间的部分过热即可。
我们都知道,许多器材的作业电流都有均匀最大电流和脉冲最大电流之分。而且两者的份额有时差异很大。从上面临失效模型的总结能够看出,电流密度导致的器材老化衰减在温度没有成为寿数瓶颈之前是相对非必须且累积性的,因而不会成为极限参数的决议性要素。而温度要素导致的失效模型则带有必定的阈值特征,在必定值之内也是影响较小的累积性衰减,而超越必定规模则敏捷导致器材阑珊或导致二次击穿,瞬间直接失效。可见温度是决议这些参数的首要要素。之所以在超越最大均匀作业电流的条件下还能继续作业一段时刻,是因为器材本身的比热吸收了这期间发生的热量,将温度控制在安全值以内。
因而得到这样一个推论。脉冲最大电流,是因为高的电流密度导致的温升在短时刻内挨近器材失效阈值时,对应的电流值。而均匀最大电流则是热平衡条件下,温升挨近器材失效阈值时,对应的电流值。根据两者都是根据温升挨近器材失效阈值作为参数划定条件。可见因为温度要素带来的老化衰减,对应于相同的作业时长应该是挨近的。可是,因为脉冲最大电流的约束要素是高电流密度引起的瞬间温升,因而电流密度导致的衰减相关于均匀最大电流来说要十分显着。是均匀最大电流和脉冲最大电流两者比值的平方联系。这也便是说,这两个电流比值很大的器材,作业于脉冲最大电流条件下的寿数要远远小于正常水平。因为实践作业脉宽或许远小于测验条件,所以实践被运用的最大脉冲电流也或许远大于标称值,这将导致更为严重的老化衰减。
IGBT驱动电路恰恰有一个特色便是脉冲输出才能极强,均匀输出功率很小。这个特征加上寻求小体积和低成本的要素。决议了很多均匀最大电流和脉冲最大电流两者比值很大的器材(独立器材或集成电路中的一部分)被选用,并作业于脉冲最大电流条件下。
综上所述,能够推论出几条IGBT驱动器在实践运用中值得留意的事项:
假如驱动器是外购的制品。那么关于批量运用的状况,强烈建议在量产前做充沛的老化试验。验证选用的驱动器是否存在参数老化阑珊的现象。会阑珊多少(阑珊到必定程度,阑珊速度就会大减。),据此合理低预算参数欲度的选取,尤其是死区时刻的设置。
假如是克己的驱动器,那么要留意几个问题:1、或许存在高能量静电要挟的当地(比方阻隔变压器输出端衔接处)不能仅靠芯片本身集成的维护电路。需求用参数满足的器材组成维护电路。2、脉冲输出较大但均匀输出较小的器材。尤其是介于信号和功率电路之间的驱动转化器材。实践作业参数要与最大脉冲参数坚持足够的间隔。3、峰值输出电流的核算要充沛考虑各种杂散参量的影响。尤其是等效电容,在高速输出的条件下,它将对应很大的脉冲电流。驱动较长信号线缆的器材要留意运用缓冲电路。留意线缆阻抗匹配失调所或许导致的额外电流等等。
本文的篇幅较长,首要的意图便是期望引起对IGBT驱动芯片额外输出功率密度相对缺乏的注重。假如这种现象呈现并得不到必定的处理,那么久而久之就会导致延迟时刻的添加,而且带来死去时刻的削减,甚至会影响到其他各种参数阑珊的问题。