IGBT模塊吸收回路分析模型

一、IGBT模塊吸收電路的模型

盡管開(kāi)關(guān)器件內(nèi)部工作機(jī)理不同，但對(duì)于吸收電路的分析而言，則只需考慮器件的外特性，IGBT關(guān)斷時(shí)模型可以等效為電壓控制的電流源，開(kāi)通時(shí)可以等效為電壓控制的電壓源。下面以下圖所示的斬波器為例提出一般IGBT吸收電路的模型。在分析中均假定：所有二極管的通態(tài)電壓降為零，開(kāi)關(guān)器件T的拖尾電流為零，開(kāi)關(guān)器件T的通態(tài)電壓降為零。

1.關(guān)斷模型初始狀態(tài)：T為通態(tài)，VD反向截止，Is流經(jīng)T和Ls，Cs上的電壓為零，Ls上電流為Is。柵極發(fā)出關(guān)斷信號(hào)，經(jīng)延遲時(shí)間，T上的電流以極快的速度下降到零。這段時(shí)間為電流下降時(shí)間，記為TF1。設(shè)下降時(shí)間開(kāi)始時(shí)刻為零點(diǎn)，在下降時(shí)間里，0≤t≤TF1，則：

若假定T中的電流按二次曲線下降，則iCS=IS*t2/T2F1;若T的拖尾電流為零，則t=TF1時(shí)第一電壓尖峰為：

Cs由電流源Is充電，一直充到Cs上的電壓等于Us。這時(shí)，VDF2正向?qū)?，Is通過(guò)VDF2續(xù)流;VDS1導(dǎo)通，Ls上的電流流經(jīng)VDS1。同時(shí)，Cs和Lp1+Lp2產(chǎn)生諧振，當(dāng)Lp1+Lp2中的能量全部轉(zhuǎn)移到Cs中時(shí)，IGBT承受第2個(gè)電壓尖峰U2;

式中：i1、i2分別為L(zhǎng)p1和Lp2中的電流;uT、iT分別為T上的電壓和流經(jīng)T的電流。一般假定Cs上的電壓在這么短的時(shí)間里仍維持Us。其后，Cs通過(guò)Rs和T放電到零，同時(shí)Ls+Lp1恒壓充電至電流為Is。這時(shí)VDF2反向恢復(fù)并截止。最后電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，T導(dǎo)通，VDF2截止，Is流經(jīng)T和Ls，Cs上的電壓為零，Ls中的電流為Is。采用支路模型無(wú)法正確理解三電平電路中的雜散電感，因?yàn)殡s散電感與回路有關(guān)，且回路面積越大，雜散電感越大。用回路模型表示比用支路模型表示更確切。因此，工程上凡是需要抑制過(guò)電壓或避免電磁干擾的地方，都必須緊縮布線或采用雙絞線以減少雜散電感。根據(jù)以上模型可以指導(dǎo)設(shè)計(jì)吸收電路：首先根據(jù)器件功率大小和電路的布局估計(jì)Lp1和Lp2，一般以1m2的面積對(duì)應(yīng)1uH來(lái)信算;然后根據(jù)具體器件的特性，由上式確定Cs及Ls;Rs的選擇要保證在T開(kāi)通時(shí)Cs上的電壓泄放至零，同時(shí)也要綜合考慮上式。