IGBT動態有源鉗位保護電路

2019-11-23 18:49:42 137
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在某些特定的情況下,有源鉗位可能會反應太慢,比如在柵極上的反饋作用直到柵極電壓降低到門檻電壓UGE(TO)以下才會起作用。對于高壓模塊,這種現象特別明顯,如果有源鉗位的目的是改善關斷大電流時的過電壓,那么這種現象有可能會損壞模塊。圖1a展示了一個這種類型的故障。
 
  這個故障的原因是,盡管IGBT的MOS通道已經關斷,但是仍有相當大的電流流過IGBT。從MOS通道不再通過任何電荷開始,其負載電流只能依靠空穴電流。動態有源鉗位的原理很簡單,就是在負載電流明顯降低之前,保持MOS通道開通,因此允許自由電子和空穴電流通過(見圖1b)。

6.5kV IGBT模塊的關斷過程 
圖1  6.5kV IGBT模塊的關斷過程

 
  如本文所討論的傳統意義上的有源鉗位,TVS二極管的標稱電壓要高于直流母線電壓,但要低于IGBT的阻斷電壓。另一方面,動態有源鉗位所要選擇額定電壓低于直流母線電壓的TVS二極管。為了防止IGBT永久性的開通,需要在二極管鏈中加入一個電容來阻斷直流電壓分量。當超過TVS二極管的電壓時,根據式(1),由于電容的作用,電壓瞬變dUCE/dt產生位移電流。
 
  這種情況下,一旦達到觸發電壓,相比于傳統的有源鉗位,將會更早地重新打開柵極。為了達到比較的目的,在和圖1a相同條件下,圖1b采用動態有源鉗位電路保護IGBT免受損壞。動態有源鉗位的電路原理如圖2所示。

動態有源鉗位的電路原理 
圖2 動態有源鉗位的電路原理


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