美國(guó)CDE電容模塊在緩沖電路中的應(yīng)用

為無緩沖電容時(shí)的波形，圖3（b）為緩沖電容Cs容量較小時(shí)的波形，圖3（c）為緩沖電容Cs容量較大時(shí)的波形。不難看出，無緩沖電容時(shí)，集電極電壓上升時(shí)間和集電極電流下降時(shí)間極短，致使關(guān)斷功耗大。緩沖電容Cs容量較小時(shí)，集電極電壓上升較快，關(guān)斷功耗也較大。緩沖電容Cs容量較大時(shí)，集電極電壓上升較慢，關(guān)斷功耗較小。

3IGBT緩沖電路

通用的IGBT緩沖電路有三種形式，如圖4所示。圖4（a）為單只低電感吸收電容構(gòu)成的緩沖電路，適用于小功率IGBT模塊，用作對(duì)瞬變電壓有效而低成本的控制，接在C1和E2之間（兩單元模塊）或P和N之間（六單元模塊）。圖4（b）為RCD構(gòu)成的緩沖電路，適用于較大功率IGBT模塊，緩沖二極管D可箝制瞬變電壓，從而能抑制由于母線寄生電感可能引起的寄生振蕩。其RC時(shí)間常數(shù)應(yīng)設(shè)計(jì)為開關(guān)周期的1/3，即τ=T/3=1/3f。圖4（c）為P型RCD和N型RCD構(gòu)成的緩沖電路，適用于大功率IGBT模塊，功能類似于圖4（b）緩沖電路，其回路電感更小。若同時(shí)配合使用圖4（a）緩沖電路，還能減小緩沖二極管的應(yīng)力，使緩沖效果更好。

IGBT采用緩沖電路后典型關(guān)斷電壓波形如圖5所示。圖中，VCE起始部分的毛刺ΔV1是由緩沖電路的寄生電感和緩沖二極管的恢復(fù)過程引起的。其值由下式計(jì)算：

ΔV1=LS×di/dt（1）

式中：LS為緩沖電路的寄生電感；

di/dt為關(guān)斷瞬間或二極管恢復(fù)瞬間的電流上升率，其最惡劣的值接近0.02Ic（A/ns）。

如果ΔV1已被設(shè)定，則可由式（1）確定緩沖電路允許的最大電感量。例如，設(shè)某IGBT電路工作電流峰值為400A，ΔV1≤100V，

則在最惡劣情況下，

di/dt=0.02×400=8A/ns

由式（1）得

LS=ΔV1/（di/dt）=100/8=12.5nH

圖中ΔV2是隨著緩沖電容的充電，瞬態(tài)電壓再次上升的峰值，它與緩沖電容的值和母線寄生電感有關(guān)，可用能量守恒定律求值。如前所述，母線電感以及緩沖電路及其元件內(nèi)部的雜散電感，在IGBT開通時(shí)儲(chǔ)存的能量要轉(zhuǎn)儲(chǔ)在緩沖電容中，因此有

LPI2/2=CΔV22/2（2）

式中：LP為母線寄生電感；

I為工作電流，

C為緩沖電容的值；

ΔV2為緩沖電壓的峰值。

同樣，如果ΔV2已被設(shè)定，則可由式

圖5采用緩沖電路后IGBT關(guān)斷電壓波形