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IGBT吸收电路设计

吸收电路在IGBT电路回路中有着举足轻重的作用,设计得好与坏,直接关系到IGBT的寿命安全,当然随着IGBT技术的更新和使用市场的日益成熟,这种情况会慢慢改变,但就目前来说,对吸收电路特别是吸收电容的设计、选用还不能轻视;国内目前大多使用单电容并联吸收,特别是在变频器行业,在中小功率使用中效果还算可以,但多是凭经验选型,每100A选配1µF吸收电容的经验,偶尔还会出现炸模块的事情,主要问题出在对线路的分布电感难以作出准确的推算,使得对吸收电路的合理化设计受阻,针对这个问题,我们尝试着提供一种解决的思路。

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首先是对回路电感的推算

 

回路电感Lp的两种推算方法:

 

一)根据不同周期推算:

1.  先测出回路开关周期T1

2.      IGBTCE两端并联一个已知电容Ct,再测回路开关周期T2

3.      根据公式1可推算出回路电感Lp

Lp = (T22 – T12 ) / (4π2Ct)  ----------------- 公式1

Ct的值通常选为IGBT输出电容的两倍)

 

二)根据开通浪涌推算,前提是开通时瞬间C、E两端电压值Vcep、电流变化率di/dt都已测得,可以根据以下公式2 推算Lp值:

 

Lp = Vcep/(di/dt) --------------------- 公式2

 

其次是吸收电容Cs计算

 

  根据回路电感Lp、最大允许开关电流Iom、可承受的最大峰值电压Vpk以及直流母线电压Vcc,按照以下公式3可计算

 

       Cs = Lp·Iom2/(Vpk – Vcc) ------------------------ 公式3

(可见峰值电压值越低,所选吸收电容值就越大,损耗也就越大)

 

第三是RC/RCD电路的设计

 

针对那些对峰值电压和功率损耗有着严格要求的场合,可考虑选用RC吸收电路(或者增加快恢复二极管,以防止回路出现振荡的RCD结构),提供给大家一个快速简便的设计方法 —— 经验图表法,分以下五步实现:

 

1.      确定 IoEoLp

2.      确定允许最大峰压

3.      算出E1/Eo

4.      根据E1/Eo值,从图表1中得到初始电流因数χ和衰减因数ζ

5.      根据下面公式3和公式4计算RC的值RsCs

 

Cs  = Io/Eo2·Lp2------------------------ 公式4

 

Rs = 2ζ·(Lp/Cs)1/2    -------------------------- 公式5

 

 

举例说明:

 

假设:Io100A, Eo=400V, Lp=1.5µH, E1=500V,

则:E1/Eo = 1.25,由图1可查得初始电流因数χ= 0.48和衰减因数ζ=1.1

由公式4可得到:

 Cs  = Io/Eo2·Lp2

     = (100/400)2·1.5/0.482

= 0.41µF

 

Rs  =  2ζ·(Lp/Cs)1/2  

=  2 x 1.1 x (1.5/0.41) 1/2  

=  4.2Ω

 

注:1)Rs应选用无感或少感电阻,碳素电阻是比较理想的选择,碳膜也可以 

    考虑。

   2)电路允许的峰压越小时,须选用容值越大的电容,这样一来,损耗将会

    增加,Rs需选用功率更大的电阻。

3 RC/RCD吸收效果不明显时(特别是针对更大功率场合),需考虑改用其它结构吸收电路,电路设计算法与该方法大同小异。


吸收电路RC值计算因数分布图:

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ADSO吸收电容推荐型号:


SNA椭圆形系列:

SNA-1200-0.10-32F

SNA-1200-0.22-32F

SNA-1200-0.47-32F

SNA-1200-0.47-44F

SNA-1200-1.0-44F

SNA-1200-1.5-44F

SNA-1200-2.0-57F

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SNB方盒形系列:

SNB-1200-0.47-T250

SNB-1200-0.33-U220

SNB-1200-0.47-U220

SNB-1200-1.0-T250

SNB-1200-1.5-T250

SNB-1200-2.0-T250

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