Circuito di bloccaggio nel circuito di comando IGBT

Per gentile concessione delle tecnologie Infineon

I circuiti di bloccaggio vengono talvolta utilizzati nei circuiti di comando IGBT. Lo scopo principale è proteggere i dispositivi IGBT e impedire che i parametri operativi superino i parametri limite del collettore o del gate. Oggi riassumiamo gli accorgimenti per la progettazione e l'utilizzo dei circuiti di clamping Vce e Vge.

Lo scopo del circuito di bloccaggio Vce è impedire che la tensione di picco tra Vce superi il valore massimo che il dispositivo può sopportare in condizioni di lavoro speciali come corrente elevata, cortocircuito e bassa temperatura. La struttura base del circuito è mostrata nella figura seguente. Questo circuito è adottato da molti progettisti per il suo design semplice e l'effetto immediato.

La selezione della sua tensione di bloccaggio può utilizzare la seguente formula:

In:

Tuttavia, ci sono anche due visioni completamente diverse su questo circuito. Un punto di vista è che, a causa della grande influenza della tolleranza del diodo di bloccaggio e della deriva termica, il valore della tensione di accensione varia notevolmente durante il funzionamento effettivo, determinando la tensione di bloccaggio. fisso, quindi non viene utilizzato nella progettazione vera e propria; un altro punto di vista è che questo tipo di circuito è relativamente semplice da implementare, anche se le caratteristiche del diodo non sono molto stabili, ma si aumenta opportunamente la ridondanza o si collegano in serie più diodi con tensione di bloccaggio inferiore, si può anche ottenere Lo scopo di ridurre la tolleranza del diodo di bloccaggio, in modo che la deviazione del valore della tensione di bloccaggio sia relativamente ridotta. Le due idee progettuali hanno i loro vantaggi e svantaggi. Quale prenderesti in considerazione?

Nella progettazione del circuito di comando IGBT, è possibile utilizzare tre metodi per controllare la tensione tra Vge entro l'intervallo consentito del dispositivo.

Il primo tipoutilizza un diodo di bloccaggio bidirezionale tra VDZ e GE nella Figura 2;

Il secondocollega il gate all'alimentazione del drive tramite un diodo veloce (VD2 in Figura 2);

Il terzoconsiste nell'utilizzare un triodo tra GE per abbassare la tensione di gate sull'emettitore (come mostrato nella Figura 3).

Primo sguardo all'uso dei diodi di serraggio bidirezionali tra GE. Questo circuito può ridurre efficacemente i picchi di tensione Vge, in modo da garantire che la tensione di Vge rimanga al livello di tensione previsto dal progettista in determinate occasioni come un cortocircuito. Tuttavia, in molti anni di pratica applicativa, l'autore ha scoperto che i diodi bidirezionali subiranno un guasto unidirezionale dopo un funzionamento a lungo termine e un guasto unilaterale apparirà in uno stato di cortocircuito. Si prega di prestare particolare attenzione al design e all'utilizzo.

Il secondo progetto prevede il collegamento all'alimentazione positiva dell'azionamento tramite un diodo Schottky nel circuito Vge, come il diodo VD 2 nella Figura 2 sopra. Questo circuito è in realtà un progetto semplificato del primo circuito sopra. A causa delle caratteristiche di funzionamento del circuito, la tensione negativa nel circuito di azionamento è relativamente stabile, il che può essere risolto mediante la progettazione dell'alimentatore, e la tensione positiva passerà attraverso la corrente del condensatore Miller quando cambia il dudt. Aumentare la tensione di gate, quindi è necessario un circuito di bloccaggio per bloccare la tensione di gate positiva in una posizione appropriata, ad esempio un alimentatore di +15 V. Quando si sceglie un diodo, considerare la tensione di tenuta di 40 V. Inoltre, se la confezione lo consente, scegliere un dispositivo con una corrente media leggermente maggiore, in modo che nelle applicazioni pratiche la caduta di tensione sia ridotta e sia più facile bloccare la tensione a un livello vicino all'alimentazione positiva. Allo stesso tempo, il diodo dovrebbe essere vicino al cancello durante il cablaggio.

Il terzo circuito è chiamato anche morsetto Miller e viene utilizzato principalmente quando la tensione di spegnimento del gate è 0 V ed è spesso utilizzato in alcune occasioni a bassa potenza.