大功率瞬變二極管TVS應用在380V三相變頻器 /逆變器過壓保護

TVS瞬態(tài)抑制器，用于防止雷電引起的電涌或電源線的諧波電壓中斷造成的損壞。金屬氧化物壓敏電阻(MOV)由于其高功率性能而被廣泛用高壓交流電路。所需的MOV額定值將取決于浪涌電流的預期水平和所涉及的交流線路電路拓撲。例如，如果按照圖1所示連接AC 380V電源，為了滿足3kA，8 / 20μs的雷電浪涌要求，可以將三個20D391K(250V)高浪涌電流徑向引線壓敏電阻用于線對線(差模)保護，

三個MOV以星形配置連接，并與另一個GDT分開接地。這將提供線對線和線對地保護。選擇MOV時，還必須考慮鉗位電壓。對于這種情況，當兩個20D391K壓敏電阻串聯(lián)連接以提供差動保護時，它們產(chǎn)生的鉗位電壓約為1400V。

對于整流二極管，電容器和IGBT(絕緣柵雙極晶體管)，額定電壓應大于此值，以便為整個系統(tǒng)提供足夠的電壓保護。有時，很難為整個系統(tǒng)提供電壓保護，尤其是對于600V或更高的高功率線路電壓應用而言。對于這些情況，雷卯電子建議使用附加的(或次級)大功率TVS二極管，該二極管具有精確的低壓鉗位能力，可為整流二極管，電容器和IGBT提供差分保護。

如上面圖中的粉紅色方框所示，可以添加兩個AK3-380C TVS二極管，以在最大3kA，8 / 20μs的浪涌電流期間提供差分保護。AK3-380C是一款雙向大功率TVS二極管，額定值為3kA(8 / 20μs)，隔離電壓為380V。兩個AK3-380C TVS二極管的最大鉗位電壓為1040V，遠低于MOV。結(jié)果，它們?yōu)?/span>6裝IGBT提供了出色的浪涌保護，同時將電路保持在正常工作條件下。 

 

2： IGBT保護

IGBT兼具功率晶體管和功率MOSFET的優(yōu)點。它在高頻率工作，驅(qū)動和斷開都非常簡便;然而，它也有一個缺點。通常情況下，兩個部分均需要進行保護以實現(xiàn)穩(wěn)健的設計：

? 由于柵極是MOS結(jié)構(gòu)，所以很容易被靜電放電(ESD)、電快速瞬變(EFT)或密勒效應引起的過電壓損壞。

? 在高功率/大電流應用中，器件斷開時，IGBT端子C和端子E可能發(fā)生高壓浪涌。

由于密勒電容((CGC)的存在，當通過脈沖開關信號驅(qū)動IGBT的柵極時，會產(chǎn)生很高的過壓，從而損壞IGBT的柵極。為了在過壓事件中保護柵極，通常會使用一個雙向600W TVS二極管，如圖3所示。例如，在一個通常需要+ 15V偏壓才能開啟器件以及需要-15V偏壓才能將其斷開的應用中，可使用SMBJ16CA瞬態(tài)抑制二極管，有助于確保電壓保持低于±20V的最大VGE。SMBJ16CA TVS二極管的VBR約為17.8?19.7V，低于20V的最大值。在某些情況下，當IGBT由單極驅(qū)動器驅(qū)動時，應使用單向TVS SMBJ16A TVS二極管。

AK3系列3kA（8x20 μs脈沖）

AK3-058C AK3-076C

AK3-170C AK3-190C

AK3-240C AK3-380C

AK3-430C

AK6系列6kA（8x20 μs脈沖）

AK6-030C AK6-058C

AK6-066C AK6-076C

AK6-170C AK6-190C

AK6-240C AK6-380C

AK6-430CA

AK10系列10kA（8x20 μs脈沖）

AK10-015C AK10-030C

AK10-058C AK10-066C

AK10-076C AK10-170C

AK10-190C AK10-220C

AK10-240C AK10-380C

AK10-430C AK10-530C