igbt模块实物接线图分析

  IGBT模块是由IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯片)与FWD(续流二极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品;封装后的IGBT模块直接应用于变频器、UPS不间断电源等设备上;IGBT模块具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点;当前市场上销售的多为此类模块化产品,一般所说的IGBT也指IGBT模块;随着节能环保等理念的推进,此类产品在市场上将越来越多见。

  为了使接触热阻变小,推荐在散热器与IGBT模块的安装面之间涂敷散热绝缘混合剂。涂敷散热绝缘混合剂时,在散热器或IGBT模块的金属基板面上涂敷。如图1所示。随着IGBT模块与散热器通过螺钉夹紧,散热绝缘混合剂就散开,使IGBT模块与散热器均一接触。

  涂敷同等厚度的导热膏(特别是涂敷厚度较厚的情况下)可使无铜底板的模块比有铜底板散热的模块的发热更严重,最终引至模块的结温超出模块的安全工作的结温上限(Tj《 125℃或125℃)。因为散热器表面不平 整所引起的导热膏的厚度增加,会增大接触热阻,从而减慢热量的扩散速度。

  IGBT模块安装时,螺钉的夹紧方法如图2所示。另外,螺钉应以推荐的夹紧力矩范围予以夹紧。如果该力矩不足,可能使接触热阻变大,或在工作中产生松动。反之,小米盒子 无线模块如果力矩过大,可能引起外壳破坏。将IGBT模块安装在由挤压模制作的散热器上时,IGBT模块的安装与散热器挤压方向平行,这是为了减小散热器变形的影响。

  把模块焊接到PCB时,应注意焊接时间要短。注意波形焊接机的溶剂干燥剂的用量,不要使用过量的溶剂。模块不能冲洗。用网版印刷技术在散热器表面印刷50m的散热复合用螺钉把模块和PCB安装在散热器上。在未上螺钉之前,轻微移动模块可以更好地分布散热膏。安装螺钉时先用合适的力度固定两个螺钉,然后用推荐的力度旋紧螺钉。

  3)IGBT模块安装到散热片上时,要先在模块的反面涂上散热绝缘混合剂(导热膏),再用推荐的夹紧力距充分旋紧。另外,散热片上安装螺丝的位置之间的平坦度应控制在100m以下,表面粗糙度应控制在10m以下。散热器表面如有凹陷,会导致接触热阻(Rth(cf)的增加。另外,散热器表面的平面度在上述范围以外时,IGBT模块安装时(夹紧时)会给IGBT模块内部的芯片与位于金属基板间的绝缘基板增加应力,有可能产生绝缘破坏。

  IGBT模块直接固定在散热器上时,每个螺钉需按说明书中给出的力矩旋紧,螺钉一定要受力均匀,力矩不足导致热阻增加或运动中出现螺钉松动。两点安装紧固螺丝时,第一个和第二个依次紧固额定力矩的1/3,然后反复多次使其达到额定力矩,四点安装和两点安装类似。紧固螺丝时,依次对角紧固1/3额定力矩,然后反复多次使其达到额定力矩。

  下图为M57962L驱动器的内部结构框图,采用光耦实现电气隔离,光耦是快速型的,适合高频开关运行,光耦的原边已串联限流电阻(约185 ),可将5 V的电压直接加到输入侧。它采用双电源驱动结构,内部集成有2 500 V高隔离电压的光耦合器和过电流保护电路、过电流保护输出信号端子和与TTL电平相兼容的输入接口,驱动电信号延迟最大为1.5us。小米盒子 无线模块

  当单独用M57962L来驱动IGBT时。有三点是应该考虑的。首先。驱动器的最大电流变化率应设置在最小的RG电阻的限制范围内,因为对许多IGBT来讲,使用的RG 偏大时,会增大td(on )(导通延迟时间),t d(off)(截止延迟时间),tr(上升时间)和开关损耗,在高频应用(超过5 kHz)时,这种损耗应尽量避免。另外。驱动器本身的损耗也必须考虑。

  如果驱动器本身损耗过大,会引起驱动器过热,致使其损坏。最后,当M57962L被用在驱动大容量的IGBT时,它的慢关断将会增大损耗。引起这种现象的原因是通过IGBT的Gres(反向传输电容)流到M57962L栅极的电流不能被驱动器吸收。它的阻抗不是足够低,这种慢关断时间将变得更慢和要求更大的缓冲电容器应用M57962L设计的驱动电路如下图。

  电路说明:电源去耦电容C2 ~C7采用铝电解电容器,容量为100 uF/50 V,R1阻值取1 k,R2阻值取1.5k,R3取5.1 k,电源采用正负l5 V电源模块分别接到M57962L的4脚与6脚,逻辑控制信号IN经l3脚输入驱动器M57962L。双向稳压管Z1选择为9.1 V,Z2为18V,Z3为30 V,防止IGBT的栅极、发射极击穿而损坏驱动电路,二极管采用快恢复的FR107管。

  IGBT模块接线)栅极与任何导电区要绝缘,以免产生静电而击穿,IGBT在包装时将G极和E极之问有导电泡沫塑料,将它短接。装配时切不可用手指直接接触G极,直到 G极管脚进行永久性连接后,方可将G极和E极之间的短接线)在大功率的逆变器中,不仅上桥臂的开关管要采用各自独立的隔离电源,下桥臂的开关管也要采用各自独立的隔离电源,以避免回路噪声,各路隔离电源要达到一定的绝缘等级要求。

  3)在连接IGBT 电极端子时,主端子电极间不能有张力和压力作用,连接线(条)必须满足应用,以免电极端子发热在模块上产生过热。控制信号线和驱动电源线要离远些,尽量垂直,不要平行放置。

  4)光耦合器输出与IGBT输入之间在PCB上的走线应尽量短,最好不要超过3cm。小米盒子 无线模块

  5)驱动信号隔离要用高共模抑制比( CMR)的高速光耦合器,要求 tp《0.8s,CMR》l0kV/s,如6N137,TCP250 等。

  6)IGBT模块驱动端子上的黑色套管是防静电导电管,用接插件引线时,取下套管应立即插上引线;或采用焊接引线时先焊接再剪断套管。

  7)对IGBT端子进行锡焊作业的时候,为了避免由烙铁、烙铁焊台的泄漏产生静电加到IGBT上,烙铁前端等要用十分低的电阻接地。焊接G极时,电烙铁要停电并接地,选用定温电烙铁最合适。当手工焊接时,温度260℃5℃,时间(10 +1)s。波峰焊接时,PCB要预热80 ~105℃,在245℃时浸入焊接3~4s。

  8)仪器测量时,应采用1000 电阻与G极串联。在模块的端子部测量驱动电压( VGE)时,应确认外加了既定的电压。

  9)IGBT模块是在用lC泡沫等导电性材料对控制端子采取防静电对策的状态下出库的。这种导电性材料在产品进行电路连接后才能去除。

  10)仅使用FWD而不使用IGBT时(比如在斩波电路等中应用时),不使用的IGBT的G-E间应加-5V以上(推荐-15V、最大- 20V)的反偏压。反偏压不足时,IGBT可能由于FWD反向恢复时的dv/dt引起误触发而损坏。

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