【经验】IGBT驱动电路的软关断和有源钳位功能对比分析

时间： 2019-05-09 来源：世强

技术问答

IGBT的可靠驱动和保护在大功率变流器运行时至关重要，在IGBT驱动电路设计时通常会集成软关断和有源钳位功能，二者都可以有效降低IGBT的Vce电压尖峰，但其保护功能和应用环境有所差异，下面我们通过PI公司的隔离驱动 SID1182K来对两种保护功能进行对比分析。

软关断

当发生短路直通时，IGBT 会迅速退饱和，其两端的电压VCE 会达到直流母线电压；而流过IGBT 的电流IC，会达到额定电流的4 倍甚至更多，此时需要马上关断IGBT。但是如果短路时的关断速度像正常关断一样快，会产生很大的di/dt，由于寄生电感的存在，该di/dt 会在IGBT 两端带来很大的电压尖峰，使得IGBT过压击穿。为了解决短路时巨大的关断尖峰，我们需要采用软关断电路，实现IGBT门极电压缓慢下降，这样IGBT的di/dt会比较小，产生的电压尖峰也会比较小，如图1所示：

图1、IGBT软关断波形图

以上分析可知，软关断功能只适用于IGBT短路保护时刻，目的是降低IGBT关断时刻的di/dt，减小关断时的电压尖峰。

有源钳位

当IGBT的集电极电压过高时，可以通过抬高IGBT门极电位的方式使关断电流趋于平缓，从而减小电压尖峰。如图2所示为基本有源钳位电路图：

图2、基本有源钳位电路图

以上分析可知，有源钳位的目的是钳位IGBT的集电极电位，使其尖峰电压不要太高，如果关断电压尖峰太高可能会导致IGBT过压损坏。

综上所述，软关断电路是开环电路，它被触发的条件是IGBT出现短路，此时驱动器才会触发软关断功能。而有源钳位电路是闭环电路，只要IGBT的集电极电位达到TVS的击穿门槛，有源钳位功能就会触发。

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