美国CDE电容模块在缓冲电路中的应用

1引言

众所周知，在电力电子器件的应用电路中，无一例外地都要设置缓冲电路，即吸收电路。一些初次应用全控型器件的读者或许有这样的感受：器件莫名其妙地损坏了。虽然损坏的原因颇多，但缓冲电路和缓冲电容选择不当是不可忽略的重要原因。

2缓冲原理

器件损坏，不外乎是器件在开关过程中遭受了过量di/dt、dv/dt或瞬时功耗的危害而造成的。缓冲电路的作用，就是改变器件的开关轨迹，控制各种瞬态过电压，降低器件开关损耗，保护器件安全运行。

图1所示为GTR驱动感性负载时的开关波形。不难看出，在开通和关断过程中，GTR集电极电压uc和集电极电流ic将同时出现，因而开关功耗大。加入缓冲电路，可将部分开关功耗转移到缓冲电路上，达到保证器件安全运行的目的。

典型复合式缓冲电路如图2所示。当GTR关断时，负载电流经缓冲二极管D向缓冲电容Cs充电，同时集电极电流ic逐渐减少。由于电容Cs两端电压不能突变，所以有效地限制了GTR集电极电压上升率dv/dt，降低了GTR的电压应力，同时集电极电流转移到了缓冲电路，从而降低了关断功耗。GTR集电极母线电感以及杂散电感，在GTR开通时储存的能量LI2/2，这时转换成CsVcs2/2储存在缓冲电容Cs中。当GTR开通时，集电极母线电感和其他杂散电感以及Rs对Cs放电的限流作用，有效地限制了GTR集电极电流上升率di/dt，降低了GTR的电流应力，同样也降低了开通功耗。这样，缓冲电路不仅降低了开关器件的开关损耗，而且降低了器件所承受的电压、电流应力，从而保护了GTR安全运行。

缓冲电容Cs容量不同，其缓冲效果也不相同。图3给出了不同容量下GTR电流、电压关断波形。图3（a）

图1GTR的开关波形

图2复合式缓冲电路

图3GTR电流、电压关断波形

(a)无缓冲电容(b)缓冲电容较小(c)缓冲电容过大

图4通用的三种IGBT缓冲电路(a)SCD型(b)SCM型(c)SCC型