通过对耦合电流路径改造提升IGBT可靠性

随着大功率与特种电源逐渐在市场上盛行，IGBT技术也随着时间的推移越加成熟。IGBT的可靠性很大程度上决定的了大功率电源的性能，因此人们总是想通过各种方法来提高IGBT的效率。当然，IGBT可靠性的提升方法不止一种，本文就将为大家介绍通过耦合电流路径方式来进行可靠性提高的方法。

大型设备的电磁兼容控制和板级电路有很大不同。由于空间尺度更大，所以电磁耦合变得比较突出，异地电势差也比较大。一个比较典型的问题就是连接控制板和驱动器之间的线缆。

一方面，与各种干扰源共处于同一个屏蔽体内，并且长度往往也比较长，这就难免通过空间电磁耦合产生差模干扰。虽然有各种应对办法，但是一般都存在一些局限性不一定能达到期待的效果。

常见的有两种情况，第一种是采用提高电压阈值的方法对抗干扰。但是这需要在控制板内配置相应的转换电路，以便能输出高压的控制信号。这就使结构复杂化。而且这种做法并不能很好地解决信号传输的可靠性问题。因为耦合进来的电压信号幅度与信号闭合环路构建的曲面面积成比例。也就是近似和线长成比例。那么当信号阈值增加的比例没有超过线缆增长的比例时，就不会有什么优化可言了。

第二种是通过降低信号接收端的阻抗，和提高信号输出端的驱动能力来抵抗干扰。这就要求在控制板一侧需要增加更为复杂的接口电路，导致系统复杂化。并且这种电路的响应速度往往会比较慢，还要具备较大的脉冲输出能力。从上文的内容中可以发现，这样的做法存在易老化，传输延时飘移较大，进而导致延时波动范围变大，安全死区时间增加的问题。

另一方面，长线缆对应的高感抗将使隔离变压器两边电压变化产生的干扰电流转换为差模干扰信号。同样导致干扰问题。具体来说就是在一对信号线上，作为地线的一条信号线与干扰源之间存在较低阻抗的电气连接。同时它的长度使它本身具有一定的电感值。在流经较大变化率的干扰电流时会产生比较大的电压。但是作为信号线的一条，由于信号接收端阻抗很高，不是干扰电流的流通路径，因此不会产生电压。这样就导致这个信号线对两端的电位差不一样。这也有误触发的隐患。

从上述内容可以看出，控制板与驱动器之间的信号线缆过长是一个对IGBT可靠性比较严重的问题。而这个线缆如果很短，就意味着要么控制板与大功率开关器件距离很近，要么驱动器输出与大功率开关器件距离很远。前者会对主控电路造成比较大的干扰。后者会由于驱动峰值电流很大，加上线缆过长导致的感抗增加，造成驱动质量不良。都是很严重的问题。所以像光纤隔离那样，中间由不怕干扰的光纤将驱动器分成安装位置相距较远的两部分，是非常合适的结构。在大功率场合非常必要。