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二極管的正向恢復效應對驅動(dòng)器產(chǎn)生的影響

IGBT的續流二極管的正向恢復效應:
‘IGBT的續流二極管的反向恢復效應被人們所熟知,而這種而這種二極管其實(shí)也存在正向恢復效應。
正向恢復效應發(fā)生的時(shí)刻:
正向恢復發(fā)生在二極管開(kāi)通的時(shí)刻,如右圖示,在下管IGBT關(guān)斷的瞬間,IGBT的電流就要轉移到上管的續流二極管,在這一瞬間,上管的二極管發(fā)生正向恢復過(guò)程。如右圖紅圈所示的時(shí)刻。
二極管的正向恢復效應的具體表現:
右圖為某品牌1700V/450A的IGBT模塊具體測試波形。在關(guān)斷下管IGBT瞬間,觀(guān)測上管二極管的電流及電壓。
IGBT的續流二極管的正向恢復效應
可以看到,在二極管開(kāi)通的時(shí)刻,二極管的陽(yáng)極的電位比陰極要高,峰值大約150V,持續時(shí)間為300~400ns。
正向恢復效應與器件的關(guān)系:
在這里我們不討論產(chǎn)生二極管正向恢復現象的原因,不過(guò)可以這樣認為,這是半導體器件的固有的屬性。絕大多數情況下,正向恢復效應不會(huì )產(chǎn)生什么問(wèn)題,所以通常很少被討論。關(guān)于這個(gè)效應,有幾個(gè)特點(diǎn)需要注意:
􀁛1. 二極管溫度越高時(shí),正向恢復效應越強烈,幅值及時(shí)間都會(huì )較長(cháng);
􀁛2. 電壓越高,電流越大的器件,正向恢復效應越強;
􀁛􀁛3.不同品牌的器件,即使是同一電壓或電流等級,正向恢復效應程度也許會(huì )有所不同;
二極管正向恢復對SCALE2驅動(dòng)器的影響(1):
右圖為SCALE2驅動(dòng)器的有源鉗位電路的示意圖,根據上頁(yè)所述的二極管正向恢復效應,在二極管開(kāi)通瞬間,二極管的陽(yáng)極的電位會(huì )比陰極高很多,并持續幾百納秒。
在此過(guò)程中,會(huì )產(chǎn)生如圖所示的電流,圖中紅線(xiàn)所示路徑為一個(gè)阻抗很低的路徑,因此可以產(chǎn)生較大的電流。
二極管正向恢復對SCALE2驅動(dòng)器的影響(1)
二極管正向恢復對SCALE2驅動(dòng)器的影響(2):
在這個(gè)過(guò)程中,電流會(huì )向C1充電,因此VE的電位會(huì )被抬升,這意味著(zhù),VE與Viso之間的電壓被減小了,也就是,Viso與VE間的被穩壓的+15V電壓被放電。在實(shí)際應用中,這個(gè)過(guò)程是周期性發(fā)生的,與開(kāi)關(guān)頻率同步,因此,從宏觀(guān)上看,驅動(dòng)器副邊的+15V會(huì )出現下跌的情形,當它跌落至12V時(shí),驅動(dòng)器會(huì )觸動(dòng)欠壓保護。
極管正向恢復對SCALE2驅動(dòng)器的影響(2)
解決辦法:
在有源鉗位的路徑上,放置一個(gè)雙向TVS,即可以阻斷上述的電流路徑,這個(gè)問(wèn)題就被解決了。
放置一個(gè)雙向TVS
副邊穩壓電路的介紹:
驅動(dòng)器原方的供電為+15V,經(jīng)過(guò)DC/DC處理后得到+25V,這個(gè)電壓是開(kāi)環(huán)的,這意味著(zhù),如果原方+15V波動(dòng),這個(gè)+25V也會(huì )波動(dòng)。
副邊穩壓電路的介紹
SCALE-2副邊的ASIC將+25V分割成+15V及-10V,其中+15V是被穩壓的,這是一個(gè)閉環(huán)電路,如果Viso與VE之間的電壓不是+15V,則內部電流會(huì )調整使得輸出電壓穩定在+15V;而-10V則是開(kāi)環(huán)的,是不穩壓的。VE管腳是芯片“造”出來(lái)的,內部是靠電流源來(lái)控制輸出的電壓源。Viso是+15V,VE是0V,COM是-10V。
這種穩壓的方法與常見(jiàn)的用穩壓二極管或者三端穩壓電壓電路是完全不同的。
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