基于數(shù)字信號(hào)處理器的IGBT驅(qū)動(dòng)電路可靠性分析與設(shè)計(jì)
0 引言
在高可靠性等級(jí)的設(shè)備中,必須保證半導(dǎo)體器件的失效率標(biāo)稱(chēng)值在10到100個(gè)FIT(1FIT=10-9/h)之間。要實(shí)現(xiàn)這樣的可靠性,按給定特性使用模塊極為重要。IGBT作為電力電子系統(tǒng)中比較具應(yīng)用前景的功率半導(dǎo)體器件之一,其耐用強(qiáng)度和使用壽命直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。就IGBT器件本身而言,可靠的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)直接關(guān)系到其使用壽命。同時(shí),隨著微電子技術(shù)及半導(dǎo)體集成技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)字信號(hào)處理器正逐步成為電力電子技術(shù)及運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣的微控制器。設(shè)計(jì)可靠的驅(qū)動(dòng)方案已成為以數(shù)字信號(hào)處理器為核心的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)長(zhǎng)期可靠運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。本文通過(guò)分析IGBT對(duì)可靠性驅(qū)動(dòng)的要求,及幾種變頻調(diào)速中常用數(shù)字信號(hào)處理器的驅(qū)動(dòng)能力,給出了一種可靠的驅(qū)動(dòng)電路方案,該方案在實(shí)踐中具有較好的應(yīng)用前景。
1 IGBT特性及驅(qū)動(dòng)電路可靠性設(shè)計(jì)要求
1.1 IGBT特性
IGBT是電壓驅(qū)動(dòng)的少子導(dǎo)電器件,是將MOSFET的高速易驅(qū)動(dòng),安全工作區(qū)寬同雙極性器件低飽和壓降結(jié)合的產(chǎn)物。圖1給出了IGBT的等效電路,它具有以下特點(diǎn):