【经验】轨道交通大功率变频器怎么采用高压隔离驱动芯片实现IGBT有源钳位过压保护
大功率变频器运行时，IGBT关断时会产生一定的电压尖峰，正常运行时电压尖峰会控制在合理范围内。但是在变频器短路或桥臂直通时关断IGBT，由于此时的di/dt非常大，在杂散电感上产生的电压尖峰很高，IGBT会由于过压而导致损坏。那怎么才能实现IGBT的过压保护，防止其损坏？
本文结合轨道交通大功率变频器设计项目为例，采用PI公司的高压隔离驱动芯片2SC0535T2A1-33，通过使用瞬态电压抑制二极管(TVS)来限制功率半导体IGBT的关断过压，实现有源钳位抑制IGBT尖峰电压功能，实现对其的过压保护。图1为基本有源钳位电路：
图1基本有源钳位电路图
在图1中，在IGBT的集电极（C极）和栅极（G极）连接辅助TVS二极管和快恢复二极管，当IGBT的VCE电压超过TVS二极管临界击穿电压时，此时有电流经过TVS管和快恢复二极管流入IGBT门极，门极电位被抬高，从而使IGBT线性导通，进而减小IGBT的CE极间尖峰电压值，进行IGBT的过压保护。
在轨道交通大功率变频器设计项目中，牵引逆变器主电路直流母线电压为1500V，选用功率器件IGBT必须满足2倍母线电压以上，因此选用CE基电压为3300V的IGBT。PI公司的2SC0535T2A1-33适用于3300V IGBT的双通道驱动，具有无铅驱动核心，正适合项目中的IGBT驱动使用。
图2高压驱动芯片有源钳位电路图
PI隔离驱动2SC0535T2A1-33的有源钳位电路如图2所示，驱动芯片通过限流电阻Rad1、TVS二极管D11和D21连接IGBT的集电极，通过钳位Vce极间电压，减慢IGBT关断速度从而抑制尖峰电压。为了达到较高的钳位电压和耗散功率，采用多个TVS串联实现。
有源钳位过压保护的具体工作过程为：驱动芯片将IGBT的集电极电压通过瞬态电压抑制管TVS反馈到IGBT的副方管脚ACL1：只要ACL1上的电压超过1.3V，驱动器逐步关断内部MOSFET，提高有源钳位效率，降低TVS的损耗。当管脚ACL1上的电压达到20V时，内部MOSFET被完全关断，立即保护IGBT，以免过压损坏。
瞬态电压抑制管TVS的大小选择：由于直流母线电压为1500V，最大不应超过2200V，选用的IGBT为3300V。TVS的D11选用7个串联成2100V的单向TVS，型号为P6SMB300A；D21选用1个300V的双向TVS，型号为P6SMB300CA。双向TVS的作用是为了保护IGBT反向二极管开通时的恢复电流耦合到驱动芯片，以免芯片造成浪涌损坏。
图3驱动芯片有源钳位过压保护波形
轨道交通大功率变频器设计项目中，驱动芯片有源钳位过压保护波形图3所示，PI隔离驱动2SC0535T2A1-33的有源钳位电路，通过钳位Vce极间电压，减慢IGBT关断速度从而抑制尖峰电压，实现IGBT的过压保护，而且电路损耗较小。PI公司的驱动芯片设计紧凑，可靠性高，非常适合大功率变频器和逆变器使用。
- |
- +1 赞 0
- 收藏
- 评论 2
本文由简单提供，版权归世强硬创平台所有，非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，授权转载时须注明“来源：世强硬创平台”。
相关推荐
【经验】隔离驱动芯片如何使用高压二极管实现IGBT退饱和保护？
PI 门极驱动芯片SID11x2K的VCE管脚通过电阻Rvce、电容Cres以及高压二极管Dvce实现IGBT的CE极管压降检测，从而实现退饱和保护功能。
设计经验 发布时间 : 2018-01-19
【经验】隔离驱动芯片SID1182K在用外部推挽电路的注意事项
PI推出的隔离驱动芯片SID1182K，具有8A驱动电流能力，同样可以在外加推挽电路的情况下实现大功率IGBT驱动，另外由于该芯片具有软关断，单电源供电方式，相比其它驱动芯片电路设计，有更好的设计成本优势。
设计经验 发布时间 : 2019-03-31
【成功案例】轨道交通大功率变频器设计采用高压隔离驱动芯片，实现硬件驱动互锁，防止上下桥臂IGBT直通炸机
大功率变频器运行时，正常运行时上下桥臂的IGBT会互补导通运行，但是如果变频器发生短路或桥臂直通，导致IGBT模块电流迅速变大造成短路和过流，模块内部热量迅速累积无法释放，最终导致IGBT损坏和炸机。那怎么才能实现IGBT的输入驱动信号互锁，防止上下桥臂IGBT直通炸机？本文结合轨道交通大功率变频器设计项目为例，采用PI公司的高压隔离驱动芯片2SC0435T2F1-17。
设计经验 发布时间 : 2018-07-13
【应用】基于TNY286PG离线式开关IC设计的12W隔离反激电源，适合LED驱动器应用
本文主要介绍Power Integrations的TNY286PG在12W隔离反激电源中的应用，该12W电源的输入电压范围是190～265VAC，输出电压和电流分别是24V、500mA，是专门针对LED镇流器应用而设计的，具有空载功耗低、电路安全可靠的特点。
应用方案 发布时间 : 2019-01-19
在设计一款50kW组串式光伏逆变器，功率模块采用160A/1200V的三电平模块，驱动采用PI的隔离驱动SID1152K，请介绍这款驱动的主要特点已经如何进行IGBT的可靠保护功能？
PI的隔离驱动SID1152K，其驱动电流可达5A，无需外加推挽电路，即可有效驱动这款160A的IGBT模块，可以有效节省BOM成本和PCB布板空间。同时该驱动 IC集成Vce检测和高级软关断功能，在IGBT发生短路故障时，可以有效保护IGBT不被损坏。
技术问答 发布时间 : 2018-05-31
【应用】基于SID1182K电流隔离驱动芯片的通用基板方案，适用于通用驱动器和IGBT电源模块
Power Integrations推出的基于SID1182K电流隔离驱动芯片应用方案提供了用于驱动各种IGBT电源模块的通用基板的电路设计解决方案，特别适合通用驱动器，UPS等应用。
应用方案 发布时间 : 2019-11-01
【产品】面向新的1.7 kV至4.5 kV IGBT和SiC双电源模块高度灵活的栅极驱动器系统SCALE-iFlex
中高压逆变器应用的栅极驱动器技术领导者Power Integrations推出SCALE-iFlex 是针对IGBT，碳化硅（SiC）MOSFET及混合式功率模块栅极驱动器系统，隔离电压范围为1.7 kV至4.5 kV。该系统由一个中央隔离主控制（IMC）和一到四个模块适配门驱动器（MAG）组成。
新产品 发布时间 : 2019-07-02
【应用】电流高达8A的IGBT，驱动100Kw以上光伏逆变器
PI推出的即用型门极驱动SID11X2K有稳定门级电流输出，无需安装最小门极电阻。
新应用 发布时间 : 2017-03-03
【应用】Power Integrations高性能隔离驱动器SID1182K在10kV高压变频器中的应用
为了满足1000V直流母线的电气隔离功能，对隔离驱动芯片的绝缘耐压和电气间隙提出了很高的要求。Power Integrations推出的高性能隔离驱动SID1182K具有加强绝缘性能，在芯片内原副方电路之间填充固体绝缘材料，绝缘性能稳定且使用寿命长久。
应用方案 发布时间 : 2019-01-28
【经验】可低成本替换ACPL-33JT的SID1182K IGBT驱动器，最大8A驱动电流
当前IGBT驱动器市场出现了经常缺货的情况，包括AVAGO在内的公司也出现了断货状态，在当前这种情况下，笔者推荐使用Power integrations公司的SID1182K替换AVAGO公司的ACPL-33JT。 SID1182K是Power integrations公司推出的一款高性能IGBT驱动器，该驱动器可输出最大8A的驱动电流，最大爬电距离9.5mm，最大瞬态隔离电压高达8000V且可
设计经验 发布时间 : 2019-01-13
电子商城
现货市场
服务
提供电机的输出反电势波形测试、驱动芯片输入/输出波形测试服务，帮助您根据具体应用场景来选择适合的电机驱动芯片型号，确保电机驱动芯片能够与其他系统组件协同工作达到最佳效果。支持到场/视频直播测试，资深专家全程指导。
实验室地址： 成都 提交需求>
可定制波导隔离器频率覆盖5.5GHz~110GHz，插损损低至0.25dB、隔离度、正向方向功率、封装尺寸参数。
最小起订量： 1pcs 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
我要提问
登录 | 立即注册
提交评论