吸收電路是用以控制關斷浪涌電壓和續(xù)流二極管恢復浪涌電壓的。
a. 關斷浪涌
關斷浪涌電壓是在關斷瞬間流過IGBT的電流時產(chǎn)生的瞬態(tài)高壓。
圖1是半橋感性負載電路 , 圖2是它的波形。
下面的IGBT由一組脈沖來控制導通和關斷。每當下臂導通電流都將增加。當該IGBT關斷時,負載電流不能立即變化,由上臂續(xù)流二極管導通。如果電路是理想的(不存在寄生電感),關斷時下臂上的電壓將上升,直到比母線電壓高出一個壓降值。上臂的續(xù)流二極管隨后導通以防止電壓進一步上升。但實際電路中必有寄生電感(Lp),且增加的電壓VP=LP×di/dt,這個電壓與電源電源電壓疊加并以浪涌形式加在下臂IGBT的兩端,在極端情況下可能因超過VCES而損壞。
b. 續(xù)流二極管的恢復浪涌
當續(xù)流二極管恢復時會產(chǎn)生與關斷浪涌電壓相似的浪涌電壓。
當下臂IGBT開通時,續(xù)流管電流轉移到下臂IGBT而下降。而當恢復時,線路中的寄生電感產(chǎn)生一個浪涌電壓LP×di/dt.
c. 接地回路
當控制信號(柵極驅動)與主電流共用一個電流路徑時會導致接地回路。
由于主回路有很高的di/dt,至使在具有寄生電感的功率回路產(chǎn)生感應電壓,而導致可能感應到柵極把本來截止的IGBT導通。下圖描述了避免接地回路的噪聲。
圖A:這種電路適合于小電流六合一封裝的模塊。
圖B:這種電路適合于200A額定電流的模塊。(下臂柵極電源獨立)
圖C:超過300A的模塊推薦使用。
d. 減小功率電路之電感
浪涌電壓與寄生電感LP成正比。
所以在大電流模塊的使用中更要降低回路電感
迭層母線結構橫截面圖(極板放大以示細節(jié))
2.2. 吸收電路之設計
圖A:由一個低感電容跨接在C1E2間,六合一的模塊接在PN之間。
圖B:該二極管箝住瞬變電壓,抑制諧振。RC時間常數(shù)應為開關周期的約為1/3(τ=T/3=1/3f).
圖C:大電流應用電路。
圖D:能有效控制瞬變電壓,寄生震蕩及噪音。不過高頻應用欠佳。
LS=吸收電路的寄生電感;di/dt=關斷瞬間或恢復瞬間的di/dt
由此可見大功率IGBT電路必須采用低感吸收電路。
設初試浪涌后隨著吸收電容的充電,第二次瞬間電壓為ΔV2
則:1/2LP I²=1/2CΔV2² (P=母線電感,I=工作電流,C=吸收電容;ΔV2=吸收電容峰值;)
則C=LPI²/ΔV2²
因為電容量和母線電感成正比,所以降低母線電感就能減少吸收電容。