concept的IGBT驱动板原理解读要点 - 图文(3)

2020-04-03 10:08

因为有源钳位的动作点实际上是一个范围,在CONCEPT产品(即插即用)的中通常会给出对母线电压最大值的约束 不会直接给出有源 datasheet中,通常会给出对母线电压最大值的约束,而不会直接给出有源钳位点的数值。如下图(1SP0635-33)。

下图为2SP0320-12:

需要注意,以上截图中讨论的母线电压都是稳态值,不是指的电压尖峰。

在有源钳位电路中,TVS是最关键的元件。下面以ST公司的SMBJ130A为例进行解读。该器件漏电流为1uA时,电压为130V;其 漏电流为1uA时,电压为130V;其击穿点是电流为1mA时,此时电压为144V~152V。

当6片SMBJ130A串联在一起,则其击穿门槛的最低值为144V×6=864V,典型值为152×6=912V。可以看出,由于TVS目前的技术水平所限,其击穿点的电压是比较宽的是一个范围 其击穿点的电压是比较宽的,是 个范围。

TVS的温度特性是正温度特性的,ST公司的SMBJ130A的温度系数大 TVS的温度特性

是正温度特性的,ST公司的SMBJ130A的温度系数大约为+1‰;其他品牌的温度系数都能在datasheet中查到。在-40度时,TVS的击穿点比25度时大约下降6%~8%.

通常在大功率的IGBT的应用中,有源钳位的功能是非常必要的,而功率越小,必要性越低。其原因是随着系统的功率变大,IGBT的di/dt会增大,且杂散电感也会越大,因此电压尖峰会越高。

下表说明不同IGBT在关断额定电流时的di/dt的水平

在IGBT短路时,关断短路电流的di/dt会更高,比关断额定电流要高很多 在IGBT短路时,关断短路电流的di/dt会更高,比关断额定电流要高很多,因此短路时电压尖峰更高。所以有可能出现,驱动器发现了IGBT的短路现象,并且也及时关断,但是由于di/dt太高,产生了非常高的电压尖峰,在关断该短路电流后仍然可以打坏了IGBT。这时,有源钳位电路就非常必要。

假设母排杂散电感为100nH,则在7000A/us的电流变化率下,电压尖峰将高达700V。

有源钳位和软关断的比较

软关断电路的原理是:在IGBT关断的过程中,用一个较大的电阻对门极的电荷进行释放,从而实现门极电压出现缓慢下降,这样IGBT的电流会缓慢下降,di/dt会比较小,产生的电压尖峰也会比较小。 所以,软关断电路的目的是:

减小关断过程的电压尖峰。 软关断电路触发的条件:

软关断电路可以在每个关断脉冲都工作吗? 答案是不行。因为那样损耗极高。软关断电路的触发条件是IGBT短路故障,也就是说,通常这 耗极高软关断电路的触发条件是G 短路故障,也就是说,通常这个功能是用于关断短路电流的时刻。而且这个动作发生后,驱动

器一定会报保护信号,机器随后就会停机了。

软关断电路只适用于短路保护时刻! 软关断电路是一个开环电路,它被触发的条件是驱动器检测到短路保护,它只能在这个时候有效。

有源钳位电路是一个闭环电路,它被触发的条件是集电极电位到达击穿门槛它在任何时候都有效 TVS击穿门槛,它在任何时候都有效。

IGBT在关断1倍额定电流或者2倍额定电流时,产生的电压尖峰已经很高,但此时关断IGBT,并不会触发软关断功能,不过IGBT可能会面临高电压尖峰的风险;

对于有源钳位功能,无论IGBT关断多大的电流,无论是否短路保护或者霍尔器件发出的过流保护指令,只要电压尖峰到达TVS击穿门槛,电路就会工作对IGBT进行防护 路就会工作,对IGBT进行防护;

总结:

软关断功能所覆盖的场合很单一,在更多的场合下,它不能有效动作;

有源钳位功能由于是闭环系统,在所有的场合下都能有效工作进行IGBT防护。


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