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《IGBT有源鉗位技術(shù)的介紹_魏煒_20110210》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、TechnicalTraining2011-2-10IGBT有源鉗位技術(shù)的介紹WinsonWei（魏煒）CT-ConceptTechnologieAG-SwitzerlandWei.wei@igbt-driver.comMobile：186-8878-5868?CT-ConceptTechnologieAG-SwitzerlandPage1IGBT有源鉗位的意義有源鉗位電路的目標(biāo)是鉗住IGBT的集電極電位，使其不要到達(dá)太高的水平，如果關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的電壓尖峰太高，或者太陡，都會(huì)使IGBT受到威脅。IGBT在正常情況關(guān)斷時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的電
2、壓尖峰，但是數(shù)值不會(huì)太高，但在變流器過載或者橋臂短路時(shí)，如果要關(guān)斷管子，產(chǎn)生的電壓尖峰則非常高，此時(shí)IGBT非常容易被打壞。所以有源鉗位電路通常在故障狀態(tài)下才會(huì)動(dòng)作，正常時(shí)不工作。?CT-ConceptTechnologieAG-SwitzerlandPage2最基本的有源鉗位電路右圖所示為最基本的有源鉗位電路，只需要TVS管和普通快恢復(fù)二極管即可構(gòu)成。其原理是：當(dāng)集電極電位過高時(shí)，TVS被擊穿，有電流流進(jìn)門極，門極電位得以抬升，從而使關(guān)斷電流不要過于陡峭，進(jìn)而減小尖峰。這個(gè)鉗位的過程的本質(zhì)是一個(gè)負(fù)反饋環(huán)路，如下圖示。給定是TVS
3、的擊穿點(diǎn)，被控對(duì)象是集電極電位。?CT-ConceptTechnologieAG-SwitzerlandPage3基本有源鉗位電路的缺點(diǎn)上頁(yè)中所表示的基本的有源鉗位電路是有明顯的缺點(diǎn)的，如右圖所示。首先明確，有源鉗位電路工作在IGBT關(guān)斷的瞬間，在這個(gè)時(shí)刻里，IGBT驅(qū)動(dòng)器的最后一級(jí)推動(dòng)級(jí)的三極管的下管是開著的，而TVS的電流一部分流入門極，另一部分則被這個(gè)三極管旁路掉了。顯然，由于這個(gè)支路的阻抗很低，因此TVS的電流大部分被這個(gè)三極管“吃掉了”。其次，TVS管的功耗非常大，導(dǎo)致必須選取很大個(gè)頭的TVS，導(dǎo)致物料比較貴，難以購(gòu)買，
4、誤差偏大，結(jié)電容過高等缺點(diǎn)。?CT-ConceptTechnologieAG-SwitzerlandPage4有源鉗位電路的關(guān)鍵點(diǎn)從右上圖可知，當(dāng)有源鉗位電路工作時(shí)，Vz≈Vce，也就是說，TVS上的電壓就是IGBT集電極上的電壓，換句話說，能控制住Vz，就能控制住Vce。右下圖為TVS管的外特性，其中有2個(gè)不同的工作點(diǎn)。工作點(diǎn)1的擊穿電流比較小，工作電壓比較低，而工作點(diǎn)2的工作電壓則比較高。在有源鉗位應(yīng)用中，我們則希望TVS管能工作在額定的擊穿點(diǎn)附近，而不希望TVS被深深地?fù)舸?。如果TVS的電流被前級(jí)的三極管吃掉了許多，那么TV
5、S則會(huì)從工作點(diǎn)1向2下探，其電壓也會(huì)強(qiáng)烈上升，這時(shí)就達(dá)不到IGBT鉗位的效果了。?CT-ConceptTechnologieAG-SwitzerlandPage5改進(jìn)的有源鉗位電路(1)這個(gè)電路的特點(diǎn)是，將TVS的電流引至推動(dòng)級(jí)的前級(jí)，這相當(dāng)于給TVS的電流增加了一級(jí)增益。但這個(gè)電路仍然有缺點(diǎn)：1.最前級(jí)的推動(dòng)電路會(huì)旁路掉一部分TVS的電流2.有源最后一級(jí)的推動(dòng)級(jí)的時(shí)間延遲，相位滯后，會(huì)導(dǎo)致主電路產(chǎn)生振蕩?CT-ConceptTechnologieAG-SwitzerlandPage6改進(jìn)的有源鉗位電路(2)這個(gè)電路增加了一個(gè)內(nèi)饋
6、回路，使電路的動(dòng)態(tài)性能更好。TVS的電流很快就能流入門極，電路的響應(yīng)更快。圖騰柱推動(dòng)級(jí)的加入為TVS提供了電流增益。這個(gè)電路的缺點(diǎn)是，雖然TVS的電流得到了一定程度的減小，但最前級(jí)驅(qū)動(dòng)仍然存在電流旁路。TVS的工作點(diǎn)仍然不夠優(yōu)化。?CT-ConceptTechnologieAG-SwitzerlandPage7CONCEPT公司推出的“AdvancedActiveClamping”右圖就是CONCEPT公司推出的基于SCALE2芯片組的AdvancedActiveClamping的功能示意圖。當(dāng)TVS被擊穿時(shí)，電流IAAC會(huì)流進(jìn)A
7、SIC（專用集成電路）的AAC單元。該單元會(huì)根據(jù)IAAC的大小操縱下管Mosfet。當(dāng)該電流大于40mA時(shí)，下管Mosfet開始被線性地關(guān)斷，當(dāng)電流大于1A時(shí)，下管Mosfet完全關(guān)閉。此時(shí)門極處于開路狀態(tài)，Iz會(huì)向門極電容充電，使門極電壓從米勒平臺(tái)回到+15V，從而使關(guān)斷電流變緩慢，達(dá)到電壓鉗位的效果。這個(gè)電路的特點(diǎn)是TVS的負(fù)載非常小，TVS的工作點(diǎn)非常接近額定點(diǎn)，鉗位的準(zhǔn)度大大提高。?CT-ConceptTechnologieAG-SwitzerlandPage8有源鉗位電路與軟關(guān)斷電路的比較?CT-ConceptTechn
8、ologieAG-SwitzerlandPage9Contents?CT-ConceptTechnologieAG-SwitzerlandPage10
