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IGBT应用技术之有源钳位详解(4)


有源钳位电路的调试及观测方法:
在调试有源钳位电路时,如果需要观察有源钳位功能是否有动作,需要:
1. 诱发有源钳位
2. 观测门极波形或者A点波形
有源钳位动作发生,在集电极上必须有足够高的电压,诱发的办法是,将母线电压抬得较高,较接近钳位点,例如钳位点在850V,则将母线调至750V或800V。然后用双
脉冲做2倍额定电流关断,或者短路电流的关断,此时会产生较大的电压尖峰,就能观察到有源钳位动作。
用示波器观察GE波形,在电流Ic下降的过程中,门极会发生上翘,且电流斜率会轻微变小,这是典型的有源钳位动作。根据产品的manual,用示波器观察A点(下图)波形,参考COM(图中的-10V),该点电位超过1.3V时,下管mosfet开始线性关断,当该电位达到20V时,下管mosfet完全关断。此时门极完全悬空,需要门极钳位二极管钳住门极电位,不至于超出15V
有源钳位动作示意图
Advanced Active Clamping 的实际表现(1):
下图是关断7500A电流(短路测试)时产生的有源钳位动作。黄线为Vge;蓝线为Vce;绿线为Ic(2KA/格)
可以看出:
1.门极波形从15V下跳时,Ic开始下降,同时产生了电压尖峰
2.电压尖峰最高到达约2600V,然后被钳在2500V
3.电流在下降过程中的斜率被改变了
4.通常需要500ns就能关断的电流用了1.5us才被完全关断
有源钳位动作波形
Advanced Active Clamping 的实际表现(2)
Advanced Active Clamping 的实际表现
有源钳位电路的超调现象:
下图是某450A/1200V的IGBT模块在关断两倍额定电流及短路电流时,有源钳位电路动作的情况。驱动器为2SP0115T-12。可以看到,有源钳位动作时,集电极电位实际上最终会到达一个比设定钳位点更高的电压值。这是因为,有源钳位电路必然存在超调。
有源钳位电路的环路起作用的条件是:集电极电位达到击穿门槛值。根据环路的原理,这个信号需要通过TVS传达给门极,然后门极再影响集电极,才能将其钳住。这个过程是需
要时间的,在这段时间内,集电极电位仍然会继续上升,这就造成了超调。其本质原因是:控制环路总是滞后于被控对象。
有源钳位电路的超调现象
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