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3 igbt应用中的常见问题分析
　　显然，igbt是作为逆变器的开关元件应用到各个系统中的，常用的控制方法是pwm法。理论上和事实上都已经证明，如果把pwm逆变器的开关频率提高到20khz以上，逆变器的噪声会更小，体积会更小，重量会更轻，输出电压波形会更加正弦化，可见，高频化是逆变技术发展方向［1］。但是通常的pwm逆变器中，开关器件在高电压下导通，在大电流下关断，处于强迫开关过程，在高开关频率下运行时将受到如下一系列因素的限制：
　　（1） 产生擎住效应或动态擎住效应

　　igbt为四层结构，使体内存在一个寄生晶闸管，等效电路如图4所示。在npn管的基极与发射极之间存在一个体区短路电rs，p型体区的横向空穴流会产生一定的压降，对j3来说相当于一个正偏置电压。在规定的范围内，这个正偏置电压不大，npn管不会导通。当ic大于一定程度时，该正偏置电压足以使npn管开通，进而使npn和pnp管处于饱和状态，于是寄生晶闸管开通，栅极失去控制作用，即擎住效应，它使ic增大，造成过高的功耗，甚至导致器件损坏。温度升高会使得igbt发生擎住的icm严重下降［2］。
　　在igbt关断的动态过程中，如果dvce/dt越高，则在j2结中引起的位移电流cj2dvce/dt越大，当该电流流过体区短路电阻rs时，可产生足以使npn晶体管开通的正向偏置电压，满足寄生晶闸管开通擎住的条件，形成动态擎住效应。温度升高会加重igbt发生动态擎住效应的危险。
　　（2） 过高的di/dt会通过igbt和缓冲电路之间的线路电感引起开关时的电压过冲

　　以线路电感lб≠0时电路进行分析，如图5所示，关断过程中，感性负载电流iб保持不变，即iб=it+id保持不变，it从零增大到iб。由于二极管d导通，voe=0，由于it随时间线性减小，电感lб两端感应电压vl=vbc=lбdit/dt应为负值，
　　vcb为正值， 即c点电位高于b点电位。
　　由于 it=i0（1-t/tfi）
　　故 vl=vbc=lбdit/dt=-lбi0/tfi《0
　　vcb= -vbc= lбi0/tfi
　　在it下降的tfi期间，开关两端电压
　　vt=vcem=vd-vl=vd+lбi0/tfi
　　因此， 在关断过程一开始，vt立即从零上升到vcem， it在从i0下降至零期间， vt=vcem不变。直到it=0、id=i0以后，
　　vt才下降为电源电压vd，如图5（b）所示。vcem超过vd的数值取决于lб、tfi和负载电流i0，
　　显然过快的电流下降率di/dt（即tfi小）、过大的杂散电感lб或负载电流过大都会引起关断时元件严重过电压， 且伴随着很大的功耗。
　　可见，尽管igbt的快速开通和关断有利于缩短开关时间和减小开关损耗，但过快的开通和关断，在大电感负载下，反而是有害的，开通时，存在续流二极管反向恢复电流和吸收电容器的放电电流，则开通越快，igbt承受的峰值电流也就越大，甚至急剧上升，导致igbt或者续流二极管损坏。关断时，大电感负载随igbt的超速开通和关断，将在电路中产生高频、幅值很高而宽度很窄的尖峰电压ldi/dt，常规的过电压吸收电路由于受到二极管开通速度的限制难以吸收该尖峰电压，因而vce陡然上升产生过冲现象，igbt将承受较高的dvce/dt冲击，有可能造成自身或电路中其它元器件因过电压击穿而损坏。