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IGBT有源钳位技术的介绍
IGBT有源钳位技术的介绍
有源钳位
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IGBT有源钳位技术的介绍 有源钳位电路的目标是钳住IGBT的集电极电位，使其不要到达太高的水平，如 果关断时产生的电压尖峰太高，会使IGBT受到威胁
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IGBT
有源钳位技术的介绍
Winson
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i
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400
‐
0755
‐
669
2015
12
2015
.
12
.
技术支持邮件：
IGB
T
‐
driver
.support@power
.com
IGB
T
有源钳位的意义
有源钳位电路的目标是钳住
IGB
T
的集电极电位，使其不要到达太高的水平，如
果关断时产生的电压尖峰太高，会使
IGB
T
受到威胁。
IGB
T
在正常情况关断时会产生一定的电压尖峰，但是数值不会太高，但在变流
器过载或者桥臂短路时，如果要关断管子，产生的电压尖峰则非常高，此时
IGB
T
非常容易被打坏。
所以有源钳位电路通常在故障状态下才会动作，或者说
IGB
T
快接近安全工作区
的边缘时会动作，正常时不工作。
COMPANY CONFIDENTIAL
1
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最基本的有源钳位电路
右图所示为最基本的有源钳位电路
只需要
TVS
右图所示为最基本的有源钳位电路
，
只需要
TVS
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
，
其
集极位高
被穿
有电流流进门极，门极电位得以抬升，从而
使关断电流不要过于陡峭，进而减小尖峰。
这个钳位的过程的本质是
一
个负反馈环路
这个钳位的过程的本质是
个负反馈环路
，
如下图示。给定是
TVS
的击穿点，被控对象是
集电极电位。
COMPANY CONFIDENTIAL
2
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有源钳位电路的数学模型分析（
1
）
实际上有源钳位电路可以用自动控制理论进行建模
实际上有源钳位电路可以用自动控制理论进行建模
。
在控制理论中，有一个重要的术语，叫
“
反馈
”
，它的意
思是，将某个物理量，引导至前面的环节，从而对该
物理量产生影响。
反馈分成两大类：
正反馈
负反馈
反馈的引
会使某物
量发散
负反馈的引
会
正
反馈的引
入
会使某物
理
量发散
，而
负反馈的引
入
会
使某物理量收敛。
有源钳位正是利用了负反馈的原理，对集电极电位进
行压制
，
使
之
收敛于某
一
给定值
。
行压制
使
收敛于某
给定值
在实际的有源钳位电路中，反馈是存在的，集电极和
门极之间通过一个回路建立了联系。由于集电极的相
位与门极的相位总是相反的，相差
180
度，（门极电位
向上时集电极电位向下
）
所以反馈系统中存在
个
向上时集电极电位向下
）
，
所以反馈系统中存在
一
个
“
负号
”
，因此这是一个负反馈。
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3
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有源钳位电路的数学模型分析（
2
）
右下图为有源钳位电路的控制环路的数学模型
：
右下图为有源钳位电路的控制环路的数学模型
：
Vz
：环路给定值，实际为
TVS
管的击穿电压；
Vc
：被控对象，实际为
IGB
T
的集电极电位
；
P
：环路的前向传递函数，可以理解为门极对集电
极的影响能力，是
IGB
T
芯片内部的行为；
G
：环路的反馈传递函数，可以理解为集电极信号被传达到门极
时所经过的路径的行为；
环路的带宽：这是指环路对被控对象的响应速度，如
果被控对象变化速度很快，那么环路的速度必须
比被控对象更快，否则就没有办法对被控对象进行控
制。在这个电路里，如果带宽不够，其具体表现
为
，
集电极电位钳不住
，
超调严重
。
为
，
集电极电位钳不住
，
超调严重
。
所以，有源钳位电路必须是高带宽环路。
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