基于变门极电阻的IGBT软关断实现

新一代绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的关断速度越来越快,有些IGBT的电流下降时间已经缩短至50 ns内。虽然这样有利于提高IGBT的开关频率,但也会带来一些问题。短路情况下的硬关断所产生的过高电压尖峰足以击穿IGBT。为抑制高电压尖峰的产生,主要描述了在大功率IGBT发生短路的情况下,通过改变门极电阻来实现IGBT软关断的方案,并给出了该方案的具体实现方法。硬短路和软短路情况下的实验结果证明所提出的方案是有效可行的。

一种可变门极电阻的大功率IGBT驱动

通过分析大功率IGBT寄生参数及主功率回路寄生参数对IGBT驱动的影响,提出了一种基于可变门极电阻的驱动电路,提高了驱动模块的产品兼容性,实现了驱动器对IGBT开关特性的精确控制,有效抑制开关过程中由于di/dt引起的电压尖峰。最后在Sabor中搭建了型号为FZ1500R33HE3的大功率IGBT的仿真模型,并进行仿真分析;通过搭建实物平台进行了双脉冲实验。仿真和实验结果表明,该驱动电路具有可行性。

T型三电平IGBT驱动的优化设计与测试

针对所研制的T型三电平绝缘栅双极型晶闸管(IGBT)驱动装置,研究了门极驱动电阻的计算、模块寄生参数的测算及寄生参数对测试结果的影响,进一步研究了双脉冲测试中尖峰电压不对称的原因并提出解决途径。在双脉冲测试平台上,通过测试IGBT模块接线端子间的电压及流过它们的电流在第二个脉冲关断时刻的波形,利用测定的电压峰值和电流变化率,计算出IGBT模块内部寄生的杂散电感大小。结果表明,双脉冲测试中尖峰电压不对称的现象是由IGBT模块内部引线造成的杂散电感严重不对称造成的。此处介绍的测试方法为检测驱动装置、调整驱动参数和优化测试结果提供了良好的依据。

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。

IGBT驱动电路密勒效应的应对策略分析

IGBT的门极驱动电路影响IGBT的通态压降、开关时间、开关损耗、承受短路电流能力等,决定了IGBT的静态与动态特性。针对IGBT在开通和关断时,密勒效应对驱动的影响及其应对策略进行研究和分析。分析了密勒电容引起的寄生导通效应的4种应对策略,包括改变门极电阻,增加GE间电容,采用负压驱动以及有源密勒钳位技术,并分析了驱动电路中门极电阻对IGBT性能的影响。在此基础上,进行了实验对比,给出了实验分析结果。此外还对驱动与控制板的线缆连接要求进行了测试对比。实验结果表明,门极电阻的设置直接影响IGBT的开关性能,实际应用中需要综合考虑实际需求选择合适的门极电阻值来保证IGBT最优化地开通关断,密勒效应中的密勒电容对IGBT的开关性能影响非常大,驱动与控制板的线缆连接要求越短越好。