IGBT模塊吸收回路分析模型

一、IGBT模塊吸收電路的模型

盡管開關器件內部工作機理不同，但對于吸收電路的分析而言，則只需考慮器件的外特性，IGBT關斷時模型可以等效為電壓控制的電流源，開通時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，開關器件T的拖尾電流為零，開關器件T的通態(tài)電壓降為零。

1.關斷模型初始狀態(tài)：T為通態(tài)，VD反向截止，Is流經T和Ls，Cs上的電壓為零，Ls上電流為Is。柵極發(fā)出關斷信號，經延遲時間，T上的電流以極快的速度下降到零。這段時間為電流下降時間，記為TF1。設下降時間開始時刻為零點，在下降時間里，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，VDF2正向導通，Is通過VDF2續(xù)流;VDS1導通，Ls上的電流流經VDS1。同時，Cs和Lp1+Lp2產生諧振，當Lp1+Lp2中的能量全部轉移到Cs中時，IGBT承受第2個電壓尖峰U2;

式中：i1、i2分別為Lp1和Lp2中的電流;uT、iT分別為T上的電壓和流經T的電流。一般假定Cs上的電壓在這么短的時間里仍維持Us。其后，Cs通過Rs和T放電到零，同時Ls+Lp1恒壓充電至電流為Is。這時VDF2反向恢復并截止。最后電路進入穩(wěn)態(tài)，T導通，VDF2截止，Is流經T和Ls，Cs上的電壓為零，Ls中的電流為Is。采用支路模型無法正確理解三電平電路中的雜散電感，因為雜散電感與回路有關，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。根據以上模型可以指導設計吸收電路：首先根據器件功率大小和電路的布局估計Lp1和Lp2，一般以1m2的面積對應1uH來信算;然后根據具體器件的特性，由上式確定Cs及Ls;Rs的選擇要保證在T開通時Cs上的電壓泄放至零，同時也要綜合考慮上式。