作為新能源汽車、智能電網等應用領域中不可或缺的核心元器件之一,IGBT模塊的運行安全性必須受到重視。因為IGBT工作時產生的損耗會轉化成熱能,若該過程中出現過熱現象,不僅會導致IGBT性能下降,甚至可能引發故障或永久性損壞。這時,便可以利用NTC熱(re)敏電阻(zu)電阻值隨溫度變化呈指數下降的特性,實時監測IGBT模塊的工作溫度,有效避免模塊過熱。
NTC熱敏(min)電阻一(yi)般被(bei)安裝于IGBT模(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)的(de)(de)陶瓷(ci)基板上,通過端子與(yu)溫(wen)(wen)(wen)度(du)監測(ce)模(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)連接,實(shi)現(xian)IGBT芯(xin)片的(de)(de)實(shi)時測(ce)溫(wen)(wen)(wen)。具體地(di),當IGBT開(kai)始運行后,NTC隨即開(kai)始采集IGBT芯(xin)片的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)信息(xi);隨后,與(yu)溫(wen)(wen)(wen)度(du)值(zhi)相匹配(pei)的(de)(de)NTC電阻值(zhi)會(hui)通過分壓(ya)電路轉(zhuan)化為電壓(ya),并通過運算放大器處理(li);獲得的(de)(de)數(shu)據會(hui)被(bei)傳送至集成電路芯(xin)片進行模(mo)擬數(shu)字轉(zhuan)換(A/D,Analog to Digital),爾(er)后輸出(chu)為數(shu)字信號;單(dan)片機(ji)會(hui)根據IGBT模(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)的(de)(de)實(shi)時結溫(wen)(wen)(wen),與(yu)預設的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)閾(yu)值(zhi)進行比較(jiao),當結溫(wen)(wen)(wen)大于或等于閾(yu)值(zhi)時,便會(hui)發出(chu)警報提示用(yong)戶,以迅(xun)速采取(qu)有效(xiao)的(de)(de)應對措(cuo)施,防止因溫(wen)(wen)(wen)度(du)過高而導(dao)致的(de)(de)IGBT故障或損(sun)壞。由此可得,NTC熱敏(min)電阻在(zai)IGBT模(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)中起到(dao)以下作用(yong):
一、過溫保護:當熱敏電阻監測到IGBT溫度異常時,NTC便能通過其它元器件的協助觸發保護機制,如降低功率輸出、切斷電源等,有效保護IGBT;
二、實(shi)時監(jian)測(ce)與調整:基于NTC熱敏電阻的(de)溫(wen)度監(jian)測(ce)數(shu)據,用戶能及時發現潛(qian)在的(de)故障隱患,預(yu)防(fang)因(yin)溫(wen)度異常導(dao)致(zhi)的(de)模塊擊穿;此外,還能根據實(shi)時溫(wen)度數(shu)據,結(jie)合IGBT工作溫(wen)度和(he)負載情況,調整開(kai)關(guan)頻率與占(zhan)空比,有效降(jiang)低功耗。
由于IGBT模塊的內部工作溫度最高可達150℃,因此在模塊設計方案中通常采用廣東愛晟電子科技有限公司生產的GT-T系列貼片玻封NTC熱敏電阻。這款NTC為玻璃封裝,在高溫環境亦能保持穩定工作,提高IGBT的運行可靠性和安全性。相較于常規的片式NTC,貼片玻封熱敏電阻的靈敏度更高,在溫度監測過程中的響應速度也更快。而且貼片(pian)玻封NTC熱敏電阻為無引線結構,便于IGBT模塊內部集成,安裝空間占比小。
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