【经验】制动单元中的IGBT模块选择和设计中的注意事项

制动单元中IGBT的电压规格与所使用装置的输入电源即变频器整流后电压紧密相关。使用中当制动单元负载电流增大时，IGBT所产生的损耗亦变大。同时，开关损耗增大，使原件发热加剧，因此，选用制动单元IGBT时额定电流应大于负载电流并留有足够裕量。特别是用作高频开关时，由于开关损耗增大，发热加剧，选用时应该降额使用。

图1 变频器主回路

制动单元IGBT设计

(1)集电极最大电流。通常可按制动电流的两倍来计算，即

(2)击穿电压。由于VB的负载是电阻负载，在导通和截止过程中，基本上没有附加电动势，故击穿电压可以略低一些。当电源电压为380V时，取

UCEO=1000～1200V

在笔者实际400VAC输入30KW通用变频器设计中，直接采用了VINCOTECH领先的整流器系列产品——flowCON 0。该系列整流器模块集成了制动单元、单相或3相整流器（可选可控整流可选），其内部集成了1200V、50A的Brake Chopper，可支持最大25KW的制动单元应用。

图2模块内部回路图

制动单元IGBT使用中的注意事项

由于IGBT为MOSFET结构，IGBT的栅极通过一层氧化膜与发射极实现电隔离。由于此氧化膜很薄，其击穿电压一般达到20～30V。因此因静电而导致栅极击穿是制动单元IGBT失效的常见原因之一。

使用中还要注意以下几点：

在栅极—发射极间开路时，若在集电极与发射极间加上电压，则随着集电极电位的变化，由于集电极有漏电流流过，栅极电位升高，集电极则有电流流过。这时，如果集电极与发射极间存在高电压，则有可能使IGBT发热及至损坏。在使用制动单元IGBT的场合，当栅极回路不正常或栅极回路损坏时(栅极处于开路状态)，若在主回路上加上电压，则制动单元IGBT就会损坏，为防止此类故障，应在栅极与发射极之间串接一只10KΩ左右的电阻。

另外在安装或更换制动单元IGBT时，应十分重视制动单元IGBT与散热片的接触面状态和拧紧程度。为了减少接触热阻，最好在散热器与IGBT间涂抹导热硅脂。一般散热片底部安装有散热风扇，当散热风扇损坏中散热片散热不良时将导致制动单元IGBT发热，而发生故障。因此对散热风扇应定期进行检查，一般在散热片上靠近制动单元IGBT的地方安装有温度感应器，当温度过高时将报警或停止制动单元IGBT工作。