美国CDE电容模块在缓冲电路中的应用

为无缓冲电容时的波形，图3（b）为缓冲电容Cs容量较小时的波形，图3（c）为缓冲电容Cs容量较大时的波形。不难看出，无缓冲电容时，集电极电压上升时间和集电极电流下降时间极短，致使关断功耗大。缓冲电容Cs容量较小时，集电极电压上升较快，关断功耗也较大。缓冲电容Cs容量较大时，集电极电压上升较慢，关断功耗较小。

3IGBT缓冲电路

通用的IGBT缓冲电路有三种形式，如图4所示。图4（a）为单只低电感吸收电容构成的缓冲电路，适用于小功率IGBT模块，用作对瞬变电压有效而低成本的控制，接在C1和E2之间（两单元模块）或P和N之间（六单元模块）。图4（b）为RCD构成的缓冲电路，适用于较大功率IGBT模块，缓冲二极管D可箝制瞬变电压，从而能抑制由于母线寄生电感可能引起的寄生振荡。其RC时间常数应设计为开关周期的1/3，即τ=T/3=1/3f。图4（c）为P型RCD和N型RCD构成的缓冲电路，适用于大功率IGBT模块，功能类似于图4（b）缓冲电路，其回路电感更小。若同时配合使用图4（a）缓冲电路，还能减小缓冲二极管的应力，使缓冲效果更好。

IGBT采用缓冲电路后典型关断电压波形如图5所示。图中，VCE起始部分的毛刺ΔV1是由缓冲电路的寄生电感和缓冲二极管的恢复过程引起的。其值由下式计算：

ΔV1=LS×di/dt（1）

式中：LS为缓冲电路的寄生电感；

di/dt为关断瞬间或二极管恢复瞬间的电流上升率，其最恶劣的值接近0.02Ic（A/ns）。

如果ΔV1已被设定，则可由式（1）确定缓冲电路允许的最大电感量。例如，设某IGBT电路工作电流峰值为400A，ΔV1≤100V，

则在最恶劣情况下，

di/dt=0.02×400=8A/ns

由式（1）得

LS=ΔV1/（di/dt）=100/8=12.5nH

图中ΔV2是随着缓冲电容的充电，瞬态电压再次上升的峰值，它与缓冲电容的值和母线寄生电感有关，可用能量守恒定律求值。如前所述，母线电感以及缓冲电路及其元件内部的杂散电感，在IGBT开通时储存的能量要转储在缓冲电容中，因此有

LPI2/2=CΔV22/2（2）

式中：LP为母线寄生电感；

I为工作电流，

C为缓冲电容的值；

ΔV2为缓冲电压的峰值。

同样，如果ΔV2已被设定，则可由式

图5采用缓冲电路后IGBT关断电压波形