大功率瞬变二极管TVS应用在380V三相变频器 /逆变器过压保护

TVS瞬态抑制器，用于防止雷电引起的电涌或电源线的谐波电压中断造成的损坏。金属氧化物压敏电阻(MOV)由于其高功率性能而被广泛用高压交流电路。所需的MOV额定值将取决于浪涌电流的预期水平和所涉及的交流线路电路拓扑。例如，如果按照图1所示连接AC 380V电源，为了满足3kA，8 / 20µs的雷电浪涌要求，可以将三个20D391K(250V)高浪涌电流径向引线压敏电阻用于线对线(差模)保护，

三个MOV以星形配置连接，并与另一个GDT分开接地。这将提供线对线和线对地保护。选择MOV时，还必须考虑钳位电压。对于这种情况，当两个20D391K压敏电阻串联连接以提供差动保护时，它们产生的钳位电压约为1400V。

对于整流二极管，电容器和IGBT(绝缘栅双极晶体管)，额定电压应大于此值，以便为整个系统提供足够的电压保护。有时，很难为整个系统提供电压保护，尤其是对于600V或更高的高功率线路电压应用而言。对于这些情况，雷卯电子建议使用附加的(或次级)大功率TVS二极管，该二极管具有精确的低压钳位能力，可为整流二极管，电容器和IGBT提供差分保护。

如上面图中的粉红色方框所示，可以添加两个AK3-380C TVS二极管，以在最大3kA，8 / 20µs的浪涌电流期间提供差分保护。AK3-380C是一款双向大功率TVS二极管，额定值为3kA(8 / 20µs)，隔离电压为380V。两个AK3-380C TVS二极管的最大钳位电压为1040V，远低于MOV。结果，它们为6装IGBT提供了出色的浪涌保护，同时将电路保持在正常工作条件下。 

 

2： IGBT保护

IGBT兼具功率晶体管和功率MOSFET的优点。它在高频率工作，驱动和断开都非常简便;然而，它也有一个缺点。通常情况下，两个部分均需要进行保护以实现稳健的设计：

• 由于栅极是MOS结构，所以很容易被静电放电(ESD)、电快速瞬变(EFT)或密勒效应引起的过电压损坏。

• 在高功率/大电流应用中，器件断开时，IGBT端子C和端子E可能发生高压浪涌。

由于密勒电容((CGC)的存在，当通过脉冲开关信号驱动IGBT的栅极时，会产生很高的过压，从而损坏IGBT的栅极。为了在过压事件中保护栅极，通常会使用一个双向600W TVS二极管，如图3所示。例如，在一个通常需要+ 15V偏压才能开启器件以及需要-15V偏压才能将其断开的应用中，可使用SMBJ16CA瞬态抑制二极管，有助于确保电压保持低于±20V的最大VGE。SMBJ16CA TVS二极管的VBR约为17.8〜19.7V，低于20V的最大值。在某些情况下，当IGBT由单极驱动器驱动时，应使用单向TVS SMBJ16A TVS二极管。

AK3系列3kA（8x20 μs脉冲）

AK3-058C AK3-076C

AK3-170C AK3-190C

AK3-240C AK3-380C

AK3-430C

AK6系列6kA（8x20 μs脉冲）

AK6-030C AK6-058C

AK6-066C AK6-076C

AK6-170C AK6-190C

AK6-240C AK6-380C

AK6-430CA

AK10系列10kA（8x20 μs脉冲）

AK10-015C AK10-030C

AK10-058C AK10-066C

AK10-076C AK10-170C

AK10-190C AK10-220C

AK10-240C AK10-380C

AK10-430C AK10-530C