美國CDE電容模塊在緩沖電路中的應用

1引言

眾所周知，在電力電子器件的應用電路中，無一例外地都要設置緩沖電路，即吸收電路。一些初次應用全控型器件的讀者或許有這樣的感受：器件莫名其妙地損壞了。雖然損壞的原因頗多，但緩沖電路和緩沖電容選擇不當是不可忽略的重要原因。

2緩沖原理

器件損壞，不外乎是器件在開關過程中遭受了過量di/dt、dv/dt或瞬時功耗的危害而造成的。緩沖電路的作用，就是改變器件的開關軌跡，控制各種瞬態過電壓，降低器件開關損耗，保護器件安全運行。

圖1所示為GTR驅動感性負載時的開關波形。不難看出，在開通和關斷過程中，GTR集電極電壓uc和集電極電流ic將同時出現，因而開關功耗大。加入緩沖電路，可將部分開關功耗轉移到緩沖電路上，達到保證器件安全運行的目的。

典型復合式緩沖電路如圖2所示。當GTR關斷時，負載電流經緩沖二極管D向緩沖電容Cs充電，同時集電極電流ic逐漸減少。由于電容Cs兩端電壓不能突變，所以有效地限制了GTR集電極電壓上升率dv/dt，降低了GTR的電壓應力，同時集電極電流轉移到了緩沖電路，從而降低了關斷功耗。GTR集電極母線電感以及雜散電感，在GTR開通時儲存的能量LI2/2，這時轉換成CsVcs2/2儲存在緩沖電容Cs中。當GTR開通時，集電極母線電感和其他雜散電感以及Rs對Cs放電的限流作用，有效地限制了GTR集電極電流上升率di/dt，降低了GTR的電流應力，同樣也降低了開通功耗。這樣，緩沖電路不僅降低了開關器件的開關損耗，而且降低了器件所承受的電壓、電流應力，從而保護了GTR安全運行。

緩沖電容Cs容量不同，其緩沖效果也不相同。圖3給出了不同容量下GTR電流、電壓關斷波形。圖3（a）

圖1GTR的開關波形

圖2復合式緩沖電路

圖3GTR電流、電壓關斷波形

(a)無緩沖電容(b)緩沖電容較小(c)緩沖電容過大

圖4通用的三種IGBT緩沖電路(a)SCD型(b)SCM型(c)SCC型