二代大功率IGBT短路保護(hù)和有源鉗位電路設(shè)計(jì)
英飛凌汽車(chē)電子生態(tài)圈
掃碼關(guān)注
獲取最新最全汽車(chē)電子
技術(shù)方案與實(shí)用技巧
參數(shù)設(shè)定：
注：BAS316／416為低漏電流二極管Rvce為限流電阻，最大電流為0．6mA～1mA
(1)比較器反相輸入端依然為參考電壓值，Vth=150μA*Rth；
(2)正常導(dǎo)通時(shí)，集電極還是飽和電壓，大概2V左右，Dm反向截止，Cx無(wú)充電回路，同相端電壓穩(wěn)定；
(3)短路時(shí)，集電極電位上升至母線電壓，由于Rvce限流作用，15V電源作為負(fù)載源，使得同相端電位通過(guò)給Ca充電迅速提高，最終約等于10V左右，集電極的高壓主要承受在Rvce上。
響應(yīng)時(shí)間與定時(shí)電容Cx、參考電壓電阻Rth的關(guān)系見(jiàn)表2。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/175794.htm
與SCALE-1比，SCALE-2的快速性和可靠性得到提高。
3 IGBT有源鉗位電路設(shè)計(jì)
3．1 有源鉗位電路的設(shè)計(jì)
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，因?yàn)镮GBT關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的電壓尖峰太高或太陡，都會(huì)使IGBT受到威脅。
IGBT正常關(guān)斷時(shí)也會(huì)產(chǎn)生電壓尖峰，但數(shù)值不會(huì)太高，如果短路時(shí)關(guān)斷IGBT，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。
當(dāng)TVS被擊穿時(shí)，電流IAAC會(huì)流進(jìn)ASIC(專(zhuān)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(kāi)始被線性地關(guān)斷，當(dāng)電流大于500mA時(shí)，下管mosfet完全關(guān)閉。此時(shí)門(mén)極處于開(kāi)路狀態(tài)，Iz會(huì)向門(mén)極電容充電，使門(mén)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)載小，TVS的工作點(diǎn)接近額定點(diǎn)，鉗位的準(zhǔn)度高。
3．2 動(dòng)態(tài)有源鉗位電路
在一些應(yīng)用中，例如太陽(yáng)能逆變器，牽引變流器等，母線電壓有時(shí)可能會(huì)高于有源鉗位動(dòng)作的電壓點(diǎn)，有源鉗位電路會(huì)進(jìn)人連續(xù)動(dòng)作狀態(tài)，ASIC有很大風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)需應(yīng)用動(dòng)態(tài)有源鉗位電路，見(jiàn)圖6。
將有源鉗位的動(dòng)作門(mén)檻設(shè)置成動(dòng)態(tài)的，在IGBT導(dǎo)通時(shí)，門(mén)檻降低為Vth2，在IGBT關(guān)斷后，延遲一段時(shí)間，然后將有源鉗位的動(dòng)作門(mén)檻提高到Vth1。這樣IGBT在導(dǎo)通狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，其有源鉗位電路的動(dòng)作門(mén)檻電壓是有區(qū)別的，但并不影響有源鉗位電路的本意，因?yàn)镮GBT在關(guān)斷瞬間，鉗位門(mén)檻是在Vth2。如果母線電壓升高．IGBT在關(guān)斷態(tài)時(shí)，鉗位電路的門(mén)檻又比較高，這樣能較好地解決某些應(yīng)用中很現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。
4 結(jié)論
根據(jù)IGBT的特性及IGBI的短路特性，驅(qū)動(dòng)器只能對(duì)其進(jìn)行短路保護(hù)，過(guò)流保護(hù)功能由霍爾電流傳感器完成。基于二代SCALE-2模塊25C0 435T設(shè)計(jì)的IGBT驅(qū)動(dòng)電路，解決了IGBT短路誤保護(hù)和有源鉗位問(wèn)題，在工程應(yīng)用中得到驗(yàn)證。
評(píng)論