IGBT的電路關(guān)閉時,提到了“換流電路”。
在其中我們提到了一種情況: 當(dāng)IGBT的集電極電流超過某個閾值時,寄生晶閘管會被鎖定,柵極端子失去了對集電極電流的控制,IGBT 無法關(guān)閉。
于是我們需要進(jìn)行換流電路,讓晶閘管強(qiáng)制換流。
今天和大家一起來了解下“換流電路”。
換流:電流從一個支路向另一個支路轉(zhuǎn)移的過程稱為換流,也稱為換相。在換流過程中有的支路從通態(tài)轉(zhuǎn)移到斷態(tài),有的支路從斷態(tài)轉(zhuǎn)移到通態(tài)。
對于器件換流,一般只適合全控器件,即MOSFET或IGBT。在大部分的電子應(yīng)用中采用IGBT進(jìn)行“換流”的情況更多。
IGBT的應(yīng)用
換流電路主要用于控制IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷過程,以實現(xiàn)電流的正向和反向流動。
不過要注意,并不是所有的IGBT開關(guān)過程都需要換流,具體要看電路的情況。
根本原因:因為IGBT內(nèi)部集成了續(xù)流二極管,在實際應(yīng)用時,可能是IGBT承載電流,也有可能是內(nèi)部二極管承載電流。
換流電路的應(yīng)用分析
為方便大家理解,我們將換流分出兩種特性:“強(qiáng)制性”與“自然性”。這樣的定義會比較好理解,開頭我們提到的問題,就屬于“強(qiáng)制性”的范圍。如下圖:
A:1轉(zhuǎn)2過程
當(dāng)1電路穩(wěn)定工作時,如果要將S1關(guān)斷,D4這時就會起接力作用,這時因為負(fù)載的存在,負(fù)載電流ia無法實現(xiàn)突變。待經(jīng)過死區(qū)時間后(短暫),S4就會打開,ia電流方向不受影響,但電流會逐漸減少。
注意:1轉(zhuǎn)2的過程中,S1被強(qiáng)制性關(guān)斷,會產(chǎn)生關(guān)斷損耗,同時會有關(guān)斷電壓尖峰應(yīng)力;
B:2轉(zhuǎn)1過程
當(dāng)2電路穩(wěn)定工作時,如果要將S4關(guān)斷(負(fù)載電流ia沒有變化),經(jīng)過短暫死區(qū)時間后,S1打開。D4被強(qiáng)迫關(guān)斷,這時S1起接力作用。
注意:D4被強(qiáng)迫關(guān)斷,會產(chǎn)生反向恢復(fù)損耗,可能會存在一定的電壓尖峰應(yīng)力;同時S1會產(chǎn)生開通損耗,有一定的電流尖峰應(yīng)力;
最后我們來總結(jié)下?lián)Q流在IGBT電路中的作用:
1.強(qiáng)制關(guān)閉IGBT
當(dāng)IGBT無法正常關(guān)閉時,換流電路可以通過特定的控制方式,強(qiáng)制將IGBT關(guān)閉,避免電路出現(xiàn)故障或損壞;
2.控制電流方向
通過換流電路,控制其正向和反向電流的流動方向,實現(xiàn)電流的正向和反向控制。
IGBT簡介:
IGBT 是一種功率晶體管,它將 MOSFET 和雙極晶體管的最佳特性結(jié)合在一起。 一般我們提及的都是以 N 溝道 IGBT 的基本結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說明。
它的主要應(yīng)用情況,下圖以輸出容量和工作(開關(guān))頻率的角度進(jìn)行歸類。
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