关于IGBT有源钳位技术的简介_魏炜

简介：
本文作者魏炜探讨了IGBT（绝缘栅双极型晶体管）在电力电子装置中的应用，并深入介绍了用于提高其性能与可靠性的有源钳位技术。 IGBT有源钳位技术是电力电子领域用于保护绝缘栅双极型晶体管（IGBT）免受过电压损害的关键技术之一。作为高压大功率设备中的重要开关器件，保障其在正常工作与故障状态下的过电压防护至关重要。 该技术的主要目标在于限制IGBT集电极端的电位，并防止关断过程中产生的高尖峰电压对器件造成损伤。尤其当变流器出现过载或桥臂短路时，可能产生极高电压尖峰，导致IGBT受损风险增加。因此，在正常工作状态下有源钳位电路通常保持关闭状态，仅在故障发生时启动。 基本的有源钳位技术利用瞬态抑制二极管（TVS）和快恢复二极管组成简单回路实现保护功能。当集电极端电压过高时，TVS被击穿并允许电流流入IGBT门端，提高其电位以减缓关断过程中的电流上升速率，并降低尖峰电压值。这一机制本质上是一个负反馈环路，通过调节TVS的击穿点来保持稳定。 然而，此技术存在一些局限性：驱动器最后一级推动管在关断瞬间导通会导致大部分电流被旁路；此外，需要使用大功率TVS以应对高功耗问题，这增加了成本和设计难度。为克服这些问题，改进型有源钳位电路应运而生。 一种改进策略是将TVS电流引入驱动器的前级放大增益效果；另一种方法则是增加反馈回路以加快响应速度。尽管这些方案有效提升了性能，但仍然面临如旁路效应和击穿点优化等问题挑战。 CONCEPT公司开发了一种名为“AdvancedActiveClamping”的高级有源钳位技术，并基于SCALE2芯片组实现。该系统通过特殊设计，在TVS被触发时能够精确控制电流流向IGBT门端，从而提供更佳的保护效果。这项创新对于高压大功率电子设备的安全运行至关重要。 综上所述，IGBT有源钳位技术涵盖了电力电子器件防护原理及实际应用电路的设计优化，并对驱动器验证和关断期间的保护措施具有重要意义。其不断的发展与实施不仅体现了电力电子领域的进步，还为相关领域提供了可靠的技术支持。