Цепь фиксации в цепи управления IGBT

С разрешения компании Infineon Technologies

Цепи фиксации иногда используются в схемах управления IGBT. Основная цель — защитить устройства IGBT и не допустить превышения рабочих параметров предельных параметров коллектора или затвора. Сегодня мы суммируем меры предосторожности при проектировании и использовании схем ограничения Vce и ​​Vge.

Целью схемы ограничения Vce является предотвращение превышения пикового напряжения между Vce максимального значения, которое устройство может выдержать в особых условиях работы, таких как высокий ток, короткое замыкание и низкая температура. Базовая структура схемы показана на рисунке ниже. Эту схему используют многие проектировщики из-за ее простоты конструкции и мгновенного эффекта.

Для выбора напряжения фиксации можно использовать следующую формулу:

в:

Однако существуют и два совершенно разных взгляда на эту схему. Одна точка зрения состоит в том, что из-за большого влияния допуска фиксирующего диода и температурного дрейфа значение напряжения включения сильно варьируется во время реальной работы, что приводит к напряжению ограничения. фиксированный, поэтому в реальном проекте он не используется; Другая точка зрения заключается в том, что этот тип схемы относительно прост в реализации, даже если характеристики диода не очень стабильны, но избыточность соответствующим образом увеличена или несколько диодов с более низким напряжением фиксации соединены последовательно, это также может достичь Целью является уменьшение допуска фиксирующего диода, чтобы отклонение значения фиксирующего напряжения относительно уменьшалось. Обе дизайнерские идеи имеют свои преимущества и недостатки. Какой из них вы бы рассмотрели?

При проектировании схемы управления IGBT можно использовать три метода управления напряжением между Vge в пределах допустимого диапазона устройства.

Первый типиспользует двунаправленный фиксирующий диод между VDZ и GE на рисунке 2;

Второйсоединяет затвор с источником питания привода через быстрый диод (VD2 на рисунке 2);

Третийзаключается в использовании триода между GE для понижения напряжения затвора на эмиттере (как показано на рисунке 3).

Сначала рассмотрим использование двунаправленных фиксирующих диодов между GE. Эта схема может эффективно уменьшать скачки напряжения Vge, чтобы гарантировать, что напряжение Vge остается на уровне напряжения, ожидаемом разработчиком, в определенных случаях, например, при коротком замыкании. Однако за многолетнюю практику практического применения автор установил, что двунаправленные диоды после длительной эксплуатации подвергаются однонаправленному пробою, а в состоянии короткого замыкания появляется односторонний выход из строя. Пожалуйста, обратите особое внимание на дизайн и использование.

Вторая конструкция заключается в подключении к плюсовому источнику питания привода через диод Шоттки в цепи Vge, такой как диод VD 2 на рисунке 2 выше. Эта схема на самом деле представляет собой упрощенную конструкцию первой схемы, приведенной выше. Благодаря рабочим характеристикам схемы отрицательное напряжение в цепи управления относительно стабильно, что можно решить с помощью конструкции источника питания, а положительное напряжение будет проходить через ток конденсатора Миллера при изменении напряжения. Увеличьте напряжение затвора, поэтому необходима схема ограничения для фиксации положительного напряжения затвора в соответствующем положении, например, в источнике питания привода +15 В. При выборе диода учитывайте выдерживаемое напряжение 40В. Кроме того, если позволяет корпус, выбирайте устройство с немного большим средним током, чтобы в практических приложениях падение напряжения было небольшим и было легче зажать напряжение на уровне, близком к плюсовому источнику питания. При этом диод при проводке должен находиться близко к затвору.

Третья схема также называется зажимом Миллера и в основном используется, когда напряжение выключения затвора равно 0 В, и часто используется в некоторых случаях с низким энергопотреблением.