IGBT(Insulated-gate bipolar transistor)开关是现代功率电子器件的重要组成部分,被广泛应用于大功率变频器、直流调速器、UPS等领域。在IGBT开关操作过程中,由于性能限制和工作环境等因素的影响,会出现电流拖尾现象。
所谓电流拖尾,是指当IGBT开关关闭时,通过器件流过的电流并不立即停止,而是继续流动一段时间。这段时间的长度取决于IGBT开关的性能参数以及被控制的电路。通常来说,电流拖尾现象会导致开关功耗增加、开关损耗增大,甚至还会对系统的稳定性和可靠性造成影响。
电流拖尾现象是由于IGBT开关内部结构的特殊性质和被控电路中的电感元件等因素综合作用的结果。
首先,IGBT开关具有较大的输入电容,关闭时电容内的电荷需要消耗一定的时间才能流失,因此在此过程中会有一定的电流流过器件,导致电流拖尾现象。此外,在IGBT开关的栅极电容中也存储着一定的电荷,这些电荷会在开关过程中释放出来,引起额外的电流。
另外,被控电路中存在着电感元件,如电感、变压器等,它们在IGBT开关关闭时会产生反向电动势,使电流不能立即停止,从而导致电流拖尾现象的产生。
电流拖尾现象的出现,会对IGBT开关的工作稳定性产生影响,甚至可能导致开关失效。具体来说,影响表现为:
1.开关功耗增加:在IGBT开关关闭过程中,电流不会立刻停止,因此会在开关器件上产生额外的损耗,增加器件的功耗。
2.开关损耗增大:由于电流拖尾现象需要额外的电荷流动,所以平均导通电流增大,降低了开关器件导通过程中的转换效率,导致开关的通态损失增大。
3.对系统的稳定性和可靠性造成影响:电流拖尾现象会导致开关器件工作热度升高,加速了器件的衰老,降低了系统的稳定性和可靠性。
为了解决IGBT开关电流拖尾现象带来的问题,可以采取以下方法:
1.增加依赖时间:在控制器中增加延时时间,以确保IGBT开关关闭过程中电流完全消失,从而避免电流拖尾现象。
2.控制开关频率:控制开关器件的驱动频率,使其满足开关器件的工作条件,避免出现电流拖尾现象。
3.调整电路参数:在被控电路中加入抑制电流拖尾的元件,如二极管等,以减少电流拖尾现象的发生。
总之,在设计和应用IGBT开关时,需要充分考虑电流拖尾现象,尽可能避免其带来的不利影响,提高系统的可靠性和稳定性。