IGBT缓冲电容及电路

IGBT缓冲电容及电路
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。

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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。