一种igbt缓冲吸收电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种IGBT缓冲吸收电路，属于晶体管【技术领域】。该缓冲吸收电路包括IGBT开关、电阻、电容、二极管和压敏电阻；其中，电容与二极管串联，与压敏电阻并联，在与电容串联，形成部件后，最后与IGBT开关并联。本实用新型通过压敏电阻，其阻值在纳秒级速度迅速减小，在很短时间内电容充电吸收尖峰电压，能很好的保护IGBT管。一个周期内缓冲电阻消耗功率为P=V2/4R，比一般RCD型吸收电路损耗更小。
【专利说明】—种IGBT缓冲吸收电路
【技术领域】
[0001]本实用新型属于晶体管【技术领域】，特别涉及一种IGBT缓冲吸收电路。
【背景技术】
[0002]绝缘栅双极晶体管(IGBT)具有易于驱动、开关频率高、通态电压低、损耗小的优点，是电力电子领域的核心开关器件，在UPS、光伏等逆变电路中得到越来越广泛的应用。IGBT工作时开关频率较高，由于主电路存在杂散电感和IGBT元件内部的分布电感，IGBT关断时会产生高于母线直流电压的电压尖峰。该尖峰使得开关损耗增大，易导致IGBT损坏，影响产品可靠性。
[0003]为了保证IGBT的正常工作，提高逆变器电路工作可靠性，设计一种IGBT的缓冲吸收电路，用以吸收IGBT关断尖峰电压，是十分必要的。
[0004]现有技术中常用的充放电型吸收电路有RC型吸收电路和RCD型吸收电路，如图1所示。RC型吸收电路中，在IGBT关断时，通过电阻R给电容C充电来吸收尖峰电压，IGBT导通时，电容C通过电阻R放电。RCD型吸收电路中，在RC型的基础上，电阻R两端并联二极管，使得在尖峰电压到来时，二极管D导通，电容C充电吸收更迅速，克服了 RC电路的过冲电压，在IGBT导通时电容C通过电阻放电。
[0005]然而，针对RC型吸收电路中，电容C的充电电流在电阻R上产生压降，会造成过冲电压。而用于大容量IGBT时，导通时放电电流(R值一般不大)导致集电极电流过大，使IGBT性能受到一定限制。
[0006]对于RCD型吸收电路中，快恢复二极管D在微秒级内不能有效导通，尖峰电压将作用在IGBT上一段时间后，才由电容C充电吸收，IGBT过压吸收较慢。且电容C两端电压较高，整个周期RCD电路消耗功率大，很容易造成对IGBT的损伤。
实用新型内容
[0007]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种IGBT缓冲吸收电路，解决了现有技术中电路导通充放电时尖峰电压高对IGBT容易损坏的技术问题。
[0008]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种IGBT缓冲吸收电路，包括IGBT开关、电阻、电容、二极管和压敏电阻；其中，所述电容与所述二极管串联，与所述压敏电阻并联，在与所述电容串联，形成部件后，最后与所述IGBT开关并联。
[0009]进一步地，所述二极管为快恢复二极管。
[0010]本实用新型提供的IGBT缓冲吸收电路，通过压敏电阻，其阻值在纳秒级速度迅速减小，在很短时间内电容充电吸收尖峰电压，能很好的保护IGBT管。一个周期内缓冲电阻消耗功率为P=V2/4R，比一般RCD型吸收电路损耗更小。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为现有技术提供的RC型的IGBT缓冲吸收电路结构示意图；[0012]图2为本实用新型实施例提供的IGBT缓冲吸收电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]参见图2，本实用新型实施例提供的一种GBT缓冲吸收电路，包括IGBT开关、电阻、电容、二极管和压敏电阻；其中，电容与二极管串联，与压敏电阻并联，在与电容串联，形成部件后，最后与IGBT开关并联，通过将压敏电阻Z与电阻和二极管缓冲吸收结合，提高电压尖峰吸收速度保护IGBT的同时，降低了缓冲电阻的损耗。
[0014]在本实用新型实施例中，IGBT是指绝缘栅双极型晶体管，由BJT (双极型三极管)和MOS (绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。
[0015]压敏电阻(Varistor)是指在一定电流电压范围内电阻值随电压而变化的半导体电阻器。通常电压越大阻值迅速减小，也称“突波吸收器。
[0016]其中，二极管为快恢复二极管，选用标称电压合适，相应时间为纳秒级，通流容量较大的压敏电阻Z，电路中各器件连线尽量短，以降低分布电感。
[0017]如图2，在电阻R与快恢复二极管D、电感L串联后，与压敏电阻Z并联，再与吸收电容C串联。其中，选用标称电压合适，相应时间为纳秒级，通流容量较大的压敏电阻Z，选择高频特性好的无感电容器(如高频低感聚乙烯或聚丙烯电容、陶瓷电容)作为缓冲吸收电容C，选择正向电压低、反向恢复时间短、反向恢复特性软的缓冲二极管D，R选用氧化膜无感电阻。进行装配时，电路中各器件连线尽量短而粗，以降低分布电感。
[0018]本实用新型实施例提供的IGBT缓冲吸收电路，工作时分为充电阶段和放电阻止阶段。关断瞬间，属于充电阶段，由于杂散电感和分布电感，IGBT两端产生尖峰电压，二极管D反向截止，压敏电阻Z阻值在纳秒级迅速减小，尖峰电压通过压敏电阻Z迅速被电容C充电吸收，避免了 RC吸收中通过电阻R缓冲吸收过程中易产生的过冲电压，同时提高了缓冲响应时间。IGBT导通后，属于放电阻止阶段，二极管正向导通，放电回路为二极管D、电阻R、电感L，由于电感和电阻的存在，放电电流较小，变化较慢，从而减小对IGBT集电极电流的影响。
[0019]在本实用新型实施例中，该缓冲吸收电路应用不限于半桥IGBT逆变电路，也可用于全桥逆变。在IGBT关断时，电压尖峰作用于压敏电阻Z上，其阻值在纳秒级速度迅速减小，在很短时间内电容C充电吸收尖峰电压，能很好的保护IGBT管。稳定后压敏电阻Z和电容C同时承受IGBT两端的电压，近似为各V/2。IGBT开关导通后，电容C通过二极管D和电阻R放电，忽略电容等效串联电阻，一个周期内缓冲电阻消耗功率为P=V2/4R，比一般RCD型吸收电路损耗更小，尽量减小了对IGBT性能的限制。
[0020]最后所应说明的是，以上【具体实施方式】仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种IGBT缓冲吸收电路，其特征在于，包括IGBT开关、电阻、电容、二极管和压敏电阻；其中，所述电容与所述二极管串联，与所述压敏电阻并联，在与所述电容串联，形成部件后，最后与所述IGBT开关并联。
2.根据权利要求1所述的IGBT缓冲吸收电路，其特征在于，所述二极管为快恢复二极管。
【文档编号】H02M7/5387GK203590070SQ201320761013
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年11月26日 优先权日:2013年11月26日
【发明者】黎齐, 朱阳军, 胡少伟, 卢烁今 申请人:上海联星电子有限公司, 中国科学院微电子研究所, 江苏中科君芯科技有限公司