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IGBT缓冲电容及电路

 电容狂人 2013-10-11

1 引言

众所周知,在电力电子功率器件的应用电路中,无一例外地都要设置缓冲电路,即吸收电路。因为全控制器件在电路工作时莫名其妙损坏的原因虽然很多,但缓冲电路和缓冲电容选择不当是不可忽略的重要原因所在。

2 缓冲原理

电路中器件的损坏,一般都是在器件在开关过程中遭受了过大的di/dt,dv/dt或瞬时功耗的冲击而造成的。缓冲电路的作用就是改变器件的开关轨迹,控制各种瞬态时的过电压,以降低器件开关损耗来确保器件的安全。

图所示为GTR在驱动感性负载时的开关波形。不难看出,在开通和送断过程中的某一时刻,GTR集电极电压Uc和集电极电流ic将同时达到最大值,此时瞬时功耗也最大。加入缓冲电路可将这一开关功耗转移到相关的电阻上消耗掉,从而达到保证器件安全运行的目的。

通用的IGBT缓冲电路有如下图所示的三种形式。 其中,图(a)为单只低电感吸收电容构成的缓冲电路,适用于小功率IGBT 模块,用来对瞬变电压有效时的低成本控制,使用时一般将其接在C1和E2之间(两单元模块)或P和N之间(六单元模块)。图4(b)为RCD构成的缓冲电路,适用于较小功率的IGBT模块,缓冲二极管D可箝住瞬变电压,以抑制由于母线寄存电感引起的寄存振荡。其RC时间常数应设计为开关周期的1/3,即τ=T/3=1/3f。图4(c)为P型RCD和N型RCD构成的缓冲电路,适用于大功率IGBT模块,其功能类似于图4

(b)缓冲电路,但其回路电感更小。若同时配合使用图4(a)缓冲电路,则可减小缓冲二极管的应力,从而使缓冲效果达到最佳。

IGBT采用缓冲电路后的典型关断电压波形如图5所示。图中,VCE起始部分的毛刺ΔV1是由缓冲电路的寄存电感和缓冲二极管的恢复过程引起的。其值由下式计算:

ΔV1=Lsdi/dt

XK推出新款高性能镀金属聚丙烯膜缓冲电容器---XK Roederstein MMKP81,该器件可直接安装在绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块上,容量从0.047μF到10μF,可在+105℃高温下工作,有700VDC~2500VDC和420VAC~800VAC共7个电压等级。(如有需求可联系13913287141,QQ396873378)


  MMKP81可承受2500V/μs的高能脉冲和1850A的峰值电流,寿命超过30万小时,可减少由切换IGBT引起的电压和电流尖峰,这种尖峰是电磁干扰(EMI)的重要来源。典型应用包括功率转换器、频率转换器,以及风力机逆变器、中功率和高功率太阳能逆变器、汽车动力总成中的电机驱动。同时还提供结构长度58mm的器件,用于高功率IGBT模块。

缓冲电容器的ESR低至1.5mΩ,容量公差±5 %,引线间隔的每毫米自感为0.7nH,RMS电流高达20A。器件采用阻燃塑料外壳和环氧树脂密封,无铅、无卤素,符合RoHS指令。

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