IGBT的續(xù)流二極管的正向恢復(fù)效應(yīng):
‘IGBT的續(xù)流二極管的反向恢復(fù)效應(yīng)被人們所熟知,而這種而這種二極管其實也存在正向恢復(fù)效應(yīng)。
正向恢復(fù)效應(yīng)發(fā)生的時刻:
正向恢復(fù)發(fā)生在二極管開通的時刻,如右圖示,在下管IGBT關(guān)斷的瞬間,IGBT的電流就要轉(zhuǎn)移到上管的續(xù)流二極管,在這一瞬間,上管的二極管發(fā)生正向恢復(fù)過程。如右圖紅圈所示的時刻。
二極管的正向恢復(fù)效應(yīng)的具體表現(xiàn):
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,觀測上管二極管的電流及電壓。
可以看到,在二極管開通的時刻,二極管的陽極的電位比陰極要高,峰值大約150V,持續(xù)時間為300~400ns。
正向恢復(fù)效應(yīng)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(fù)現(xiàn)象的原因,不過可以這樣認為,這是半導(dǎo)體器件的固有的屬性。絕大多數(shù)情況下,正向恢復(fù)效應(yīng)不會產(chǎn)生什么問題,所以通常很少被討論。關(guān)于這個效應(yīng),有幾個特點需要注意:
1. 二極管溫度越高時,正向恢復(fù)效應(yīng)越強烈,幅值及時間都會較長;
2. 電壓越高,電流越大的器件,正向恢復(fù)效應(yīng)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(fù)效應(yīng)程度也許會有所不同;
二極管正向恢復(fù)對SCALE2驅(qū)動器的影響(1):
右圖為SCALE2驅(qū)動器的有源鉗位電路的示意圖,根據(jù)上頁所述的二極管正向恢復(fù)效應(yīng),在二極管開通瞬間,二極管的陽極的電位會比陰極高很多,并持續(xù)幾百納秒。
在此過程中,會產(chǎn)生如圖所示的電流,圖中紅線所示路徑為一個阻抗很低的路徑,因此可以產(chǎn)生較大的電流。
二極管正向恢復(fù)對SCALE2驅(qū)動器的影響(2):
在這個過程中,電流會向C1充電,因此VE的電位會被抬升,這意味著,VE與Viso之間的電壓被減小了,也就是,Viso與VE間的被穩(wěn)壓的+15V電壓被放電。在實際應(yīng)用中,這個過程是周期性發(fā)生的,與開關(guān)頻率同步,因此,從宏觀上看,驅(qū)動器副邊的+15V會出現(xiàn)下跌的情形,當它跌落至12V時,驅(qū)動器會觸動欠壓保護。
解決辦法:
在有源鉗位的路徑上,放置一個雙向TVS,即可以阻斷上述的電流路徑,這個問題就被解決了。
副邊穩(wěn)壓電路的介紹:
驅(qū)動器原方的供電為+15V,經(jīng)過DC/DC處理后得到+25V,這個電壓是開環(huán)的,這意味著,如果原方+15V波動,這個+25V也會波動。
SCALE-2副邊的ASIC將+25V分割成+15V及-10V,其中+15V是被穩(wěn)壓的,這是一個閉環(huán)電路,如果Viso與VE之間的電壓不是+15V,則內(nèi)部電流會調(diào)整使得輸出電壓穩(wěn)定在+15V;而-10V則是開環(huán)的,是不穩(wěn)壓的。VE管腳是芯片“造”出來的,內(nèi)部是靠電流源來控制輸出的電壓源。Viso是+15V,VE是0V,COM是-10V。
這種穩(wěn)壓的方法與常見的用穩(wěn)壓二極管或者三端穩(wěn)壓電壓電路是完全不同的。