一种抑制SiC MOSFET电压电流过冲的有源门极驱动电路

相较于Si MOSFET,SiC MOSFET的高电子迁移率使其能支持更高的开关速度,但与此同时会产生更大的电压、电流过冲,影响其应用的可靠性。提出了一种用于抑制SiC MOSFET漏源电压vds与漏极电流id过冲的有源门极驱动(AGD)电路,通过检测vds和id变化率(dvds/dt和did/dt),利用高速模拟反馈回路控制门极驱动电流的方式来调节dvds/dt与did/dt,进而减小vds与id过冲。此外,将AGD方案拓展到电流源驱动电路,提出了电流源有源门极驱动(ACGD)电路。相较于传统门极驱动(CGD),ACGD方案同时具有更快的开关速度与更小的电压、电流过冲。基于双脉冲电路对比了CGD与ACGD的不同效果,在采用ACGD电路后,电流过冲减小了20%,延时减少了30 ns;电压过冲减小了约7%,延时减少了60 ns,电压上升速率提高了约44%。

采用动态电压上升控制的1700 V大功率IGBT有源门极驱动技术

为了抑制大功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的关断电压尖峰,提出了一种有源门极控制方法及其优化方法。该控制方法采用电容反馈关断电压上升率来控制驱动电路,通过具备定时功能的高速高增益放大器降低反馈电容的容值,补偿集电极电流输出响应相对于有源门极控制信号的延时,并保证所提出的有源门极控制方法仅在IGBT关断过程中工作,提高了电路工作的可靠性。通过SABER仿真分析了关键参数对该方法抑制关断电压尖峰效果的影响,提出了一套品质因数评价体系,用于定量评估不同参数下的控制效果。风力发电变流器在极端工况下的实验结果表明,所提出的方法使用较小容值的反馈电容依然能够在仅有400 V电压裕量的严厉条件下降低电流下降速率,从而保证了IGBT的安全工作。

基于驱动电流动态调节的低过冲低损耗SiC MOSFET有源门极驱动

与硅基功率器件相比,碳化硅(silicon carbide,SiC)MOSFET具有开关速度更快、导通损耗更低等优点,将越来越广泛的应用于高效高功率密度场合。但是,其开关特性对寄生参数非常敏感,在高速开关过程中极易产生瞬态电压电流尖峰和高频开关振荡,严重威胁Si C基变换器的可靠运行。针对这一问题,文中对SiC MOSFET的开关暂态过程进行深入分析,揭示门极驱动电流对开关过程电压电流过冲、振荡与开关损耗的影响机理。在此基础上,提出一种驱动电流分段动态调节的SiC MOSFET有源门极驱动电路,即根据开关过程不同阶段的状态反馈动态调整器件门极驱动电流。实验结果表明,所提出的方法能够在维持低开关损耗的同时,实现了对SiC MOSFET开关过程中电压电流过冲和高频振荡的有效抑制,提升SiC基电力电子装置的动态性能与运行可靠性。

IGBT门极驱动技术现状和发展趋势

分析了IGBT的工作特点及其对门极驱动器提出的新要求,并通过对当前主流门极驱动器供应商的产品的举例分析,对门极驱动技术的现状和发展趋势进行了研讨和总结。

具有有源电压钳位功能的电动汽车IGBT驱动电路设计与研究

由于电动汽车及混合动力机车的电池工作电压范围较大,在刹车能量回收、发电机发电、短路保护等工况下,防止IGBT产生过压失效成为一个必须深入研究的课题。有源电压钳位功能作为防止IGBT过压失效的有效手段开始有所应用,本文对几种有源电压钳位的具体方式和效果进行了分析,并提出在有源电压钳位在电动汽车IGBT驱动应用中的优化建议。

电机驱动系统的电磁干扰抑制方法研究

电机驱动系统中大功率开关器件在关断过程产生严重的电磁干扰问题,对其抑制方法的研究成为热点。分析IGBT控制原理及电压波形,利用Saber软件建立电机驱动系统模型,在传导干扰测试频率范围内,考虑无源器件的寄生参数,仿真传统门极控制、动态电压上升控制以及有源门极控制的直流侧和交流侧共模/差模干扰,通过对比得到有源门极控制下对系统干扰的抑制效果更好,有效降低系统的共模/差模干扰。基于有源门极控制方法,在改变IGBT开关频率的情况下分析干扰波形,对电力电子装置传导电磁干扰的抑制分析具有重要意义。

基于V_(Ee)反馈控制的大功率IGBT软开关驱动策略

基于大功率IGBT开关特性,提出一种多级门极电阻驱动及故障保护电路。利用IGBT发射极上寄生电感在集电极电流变化时产生的感生电动势VEe作为反馈信号,通过电压比较电路来分阶段接入不同阻值的门极电阻,能够有效降低开关过程中的电压电流尖峰,以及缩短开关时间,减少开关损耗,实现IGBT软开关;并且基于反馈信号判断是否发生硬短路,在短路时利用改进型有源钳位电路,在抑制关断过电压的同时,进一步的加快关断过程,降低关断损耗,防止过电压故障损毁IGBT。在saber软件中对英飞凌FZ1500R33HE3型号大功率IGBT进行仿真,仿真结果达到预期效果;并通过双脉冲实验,验证了该驱动方案的实际合理性。