IGBT动态有源钳位保护电路

2019-11-23 18:49:42 Westpac Electronics
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在某些特定的情况下,有源钳位可能会反应太慢,比如在栅极上的反馈作用直到栅极电压降低到门槛电压UGE(TO)以下才会起作用。对于高压模块,这种现象特别明显,如果有源钳位的目的是改善关断大电流时的过电压,那么这种现象有可能会损坏模块。图1a展示了一个这种类型的故障。
 
  这个故障的原因是,尽管IGBT的MOS通道已经关断,但是仍有相当大的电流流过IGBT。从MOS通道不再通过任何电荷开始,其负载电流只能依靠空穴电流。动态有源钳位的原理很简单,就是在负载电流明显降低之前,保持MOS通道开通,因此允许自由电子和空穴电流通过(见图1b)。

6.5kV IGBT模块的关断过程 
图1  6.5kV IGBT模块的关断过程

 
  如本文所讨论的传统意义上的有源钳位,TVS二极管的标称电压要高于直流母线电压,但要低于IGBT的阻断电压。另一方面,动态有源钳位所要选择额定电压低于直流母线电压的TVS二极管。为了防止IGBT永久性的开通,需要在二极管链中加入一个电容来阻断直流电压分量。当超过TVS二极管的电压时,根据式(1),由于电容的作用,电压瞬变dUCE/dt产生位移电流。
 
  这种情况下,一旦达到触发电压,相比于传统的有源钳位,将会更早地重新打开栅极。为了达到比较的目的,在和图1a相同条件下,图1b采用动态有源钳位电路保护IGBT免受损坏。动态有源钳位的电路原理如图2所示。

动态有源钳位的电路原理 
图2 动态有源钳位的电路原理


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