【应用】通过车规认证的小体积TVS二极管TPSMB助力电机驱动IGBT有源钳位电路实现浪涌保护

时间： 2018-09-30 来源：世强

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在电机驱动逆变器应用场合中，主电路（直流电容到IGBT之间）存在较大的杂散电感。当电机在突然加速或减速时，IGBT集电极电流下降率较高，即存在较高的di/dt，在杂散电感两端感应出电动势，方向和直流母线电压一致，并与直流母线一起叠加在IGBT两端，从而使IGBT的CE间产生很大的浪涌电压，甚至会超过IGBT的额定CE电压，导致IGBT损坏。传统的无源缓冲吸收电路（阻容吸收）在电机驱动场合应用，吸收IGBT关断尖峰电压时损耗较大，有时会使吸收电路温度过高，造成额外风险。本文介绍利用LITTELFUSE TVS二极管 TPSMB系列组成的有源钳位电路，能够较好的抑制浪涌电压，从而解决了电机在突然变速时导致驱动器短路保护失效的问题。

电机驱动浪涌电压的形成：如图1所示，截取电机驱动其中一相来分析，Ls等效于实际电路中的寄生电感，当Q1由导通变为截止状态时，电感Ls阻止负载电流Io向Q2的续流二极管D2切换。在电感Ls两端产生阻止母线电流变化的电压，它与电源电压叠加以尖峰电压的形式加在Q1的两端，从而形成尖峰电压，尖峰电压在极端情况下会超过IGBT的Vces值，并能使IGBT损坏。

图1：电机驱动电路单相浪涌电压形成原理图

如图2所示为最基本的电机驱动IGBT有源钳位电路，只需要TPSMB系列TVS二极管和普通快恢复二极管即可构成，其原理是：当集电极电位过高时，TVS被击穿，有电流进入门极，门极电位得以抬升从而使关断电流不要过于陡峭，进而减小Vce尖峰电压。

图2：IGBT有源钳位电路

Littelfuse TPSMB系列 TVS二极管采用小体积贴片封装，最小尺寸达4.0mm*3.3mm*2.1mm，最大4.5mm*3.9mm*2.4mm，大大节约PCB板布局空间，系列规格型号全，可实现不同规格IGBT的保护钳位电路。

功能与特色：

1、通过车规AEC-Q101认证

2、脉冲峰值功率600W，峰值电流100A

3、快速响应时间，小于1.0nS

4、符合IEC 61000-4-2防静电标准

5、哑光无铅镀锡，符合RoHS要求

图3：TPSMB系列涉及的部分型号及相关规格参数

以TPSMB250A为例的电路应用，TPSMB250A的钳位电压为250V，经得起100A浪涌电流冲击，符合相关防静电标准，批量生产可靠性高。如图4，根据IGBT的Vces额定值确定TVS二极管的数量，图中IGBT为耐压1200V的IGBT，采用4只TPSMB250CA串联的方式接入电路，将IGBT的CE钳位在1000V，实现了IGBT有效钳位保护，确保了IGBT不会因为尖峰电压超过额定值而损坏IGBT。

图4：TPSMB250A典型有源钳位电路应用

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全部评论（4）

闲云 Lv7. 资深专家 2018-11-20

东西不错
小万 Lv7. 资深专家 2018-11-01

好资料
LuckWay Lv8. 研究员 2018-10-16

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terrydl Lv9. 科学家 2018-09-30

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型号- SLD16U-017,SLD18-018,SLD43-018,SLD26-018,SLD,SLD33U-017,SLDXXU-017X,SLD17-018,SLD17U-017,SLD24U-017,SLD40U-017,SLD51-018,SLD10U-017,SLDXXXXX,SLD60-018,SLD16-018,SLD33-018,SLD43U-017,SLD51U-017,SLD54U-017,SLD20-018,SLD14U-017,SLD11U-017,SLD58-018,SLD28-018,SLD15-018,SLD14-018,SLDXXXX-B,SLD45-018,SLD30-018,SLD13-018,SLD36U-017,SLD22-018,SLD22U-017,SLD48-018,SLD30U-017,SLD12-018,SLD60U-017,SLD28U-017,SLD13U-017,SLD58U-017,SLD24-018,SLD11-018,SLD12U-017,SLD20U-017,SLD54-018,SLD48U-017,SLD40-018,SLD18U-017,SLD15U-017,SLD45U-017,SLD10-018,SLD36-018,SLD26U-017

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型号- BZY93C56R,BZY93C20N,BZY93C68R,BZY93C20R,BZY91C15R,BZY91C39R,BZY91C8V2-C75,BZY91C27R,BZY91C15N,BZY93C56N,BZY93C68N,1N5639A,1N6040A,BZY91,1N6064A,BZY93,1N6052A,BZY93C33R,BZY93C33N,BZY91C39N,1N5638A,BZY91C27N,1N6051A,BZY91C9V1N,1N6063A,BZY91C9V1R,BZY93C10R,BZY93C22R,1N5660A,BZY91C13R,BZY93C10N,BZY91C13N,BZY93C22N,1N6066A,1N6054A,1N5629A,1N6042A,1N5629-65A,1N6037,BZY93C9V1R,1N6036,1N6039,1N6038,BZY93C9V1N,BZY93C11R,1N5629,BZY91C24R,BZY93C47N,BZY91C12R,BZY91C36R,BZY91C24N,BZY93C47R,BZY93C11N,BZY91C12N,BZY91C36N,1N6065A,1N6040,1N6042,1N6041,1N6044,1N6053A,BZY91C8V2N,1N6041A,1N6043,1N6046,1N6045,1N5630,1N6048,BZY91C8V2R,1N6047,1N5632,1N5631,1N6049,1N5634,1N5633,1N5636,1N5635,BZY93C12R,1N5638,1N5637,BZY93C24R,1N5639,BZY91C11R,1N5650A,BZY93C36N,1N5662A,BZY91C11N,BZY91C47R,BZY93C36R,BZY93C12N,BZY93C24N,BZY91C47N,1N6044A,1N6051,1N6068A,1N6050,1N6056A,1N6053,1N6052,1N6055,1N6054,1N6057,1N6056,1N5641,1N6059,1N5640,1N6058,1N5643,1N5642,1N5645,1N5644,1N5647,1N5646,1N5649,BZY93C13R,1N5648,BZY91C22R,BZY91C10R,1N5661A,BZY91C22N,BZY91C10N,BZY93C13N,1N6055A,1N6060,1N6043A,1N6062,1N6061,1N6067A,1N6064,1N6063,1N6066,1N6065,1N5650,1N6068,1N6067,1N5652,1N5651,1N6069,BZY93C8V2-C75,1N5654,1N5653,1N5656,1N5655,1N5658,1N5657,1N5659,BZY91C33R,1N5640A,1N5652A,BZY91C33N,1N5664A,1N6071,1N6070,1N6046A,1N6072,1N5661,1N5660,1N5663,1N5662,1N5665,1N6058A,1N5664,BZY91C20R,BZY91C20N,1N5651A,BZY93C15N,BZY91C56R,BZY91C68R,1N5663A,BZY93C27N,BZY93C39N,BZY93C15R,BZY91C56N,BZY91C68N,BZY93C27R,BZY93C39R,1N6057A,1N6045A,1N6069A,BZY91C43R,1N5630A,BZY93C16N,1N5642A,BZY91C43N,1N5654A,BZY93C16R,1N6048A,1N6036A,BZY91C30R,BZY91C30N,1N5641A,1N5653A,1N5665A,BZY93C18N,1N6059A,1N6047A,BZY93C62N,BZY93C62R,BZY93C18R,1N5632A,1N6070A,1N5644A,1N5656A,1N6038A,BZY93C51N,BZY93C51R,BZY93C75R,1N5631A,1N5643A,1N5655A,BZY91C20R-007,1N6036-72A,1N6037A,1N6049A,BZY91C51R,BZY91C75R,BZY91C51N,1N56,BZY91C75N,1N6060A,1N5634A,1N5646A,1N5658A,1N5659A,BZY93C120R,1N6072A,BZY93C8V2R,BZY93C34.5C-004,BZY93C8V2N,1N60,BZY91C62R,BZY91C62N,1N6071A,1N5633A,1N5645A,1N5657A,BZY91C18R,1N6039A,BZY93C30N,BZY93C30R,1N5636A,1N5637A,1N5649A,BZY91C18N,1N6062A,1N6050A,BZY93C43R,1N5642A-B,BZY93C43N,BZY91C16R,1N5635A,1N5647A,1N5648A,1N6061A

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