[发明专利]一种新型的缓冲吸收电路

说明书

本发明涉及一种新型的缓冲吸收电路，包括：至少两个相互串联的器件A，所述器件A无感抗且只具备容抗；具有电阻的器件B，所述器件B并联在由部分所述器件A形成支路的两端。本发明的缓冲吸收电路既有在开关器件关断时的纯电容吸收优势，又有在开关器件开通时的限流作用，且对器件B是否有感无感没有要求。

技术领域

本发明涉及电子领域，尤其涉及一种新型的缓冲吸收电路。

背景技术

直流固态断路器中，IGBT等开关元件在关断过程中由于线路电感的存在，在开关两端会产生很高的电压，高的电压若不加以抑制，将直接损坏IGBT等开关器件。常用的做法是在IGBT等开关两端并联缓冲吸收电路。常用的缓冲吸收电路主要有三种，如图1-3所示。

对图1，只并联无感电容C1的方案，在IGBT等开关关断后，回路中电感电流不能突变，经电容C1继续流通，过程中电容C1上电压越来越高，回路电流越来越小，最后回路电感上所有能量全部转移到电容C1上，电容C1两端达到最高电压。在IGBT 等开关再次开通时，电容C1上电荷瞬间通过IGBT等开关释放，此时相当于直接短路，在较严重时，可能导致IGBT等开关过流损坏。

因为上述原因，在IGBT等开关元件开通时，希望电容C1上的电荷能通过电阻器加以限制，以慢慢泄放电容上的能量，现有技术改进出如图2所示RC缓冲吸收电路，即在电容C1所在支路上串联电阻器R1。但增加电阻器R1后，在IGBT等开关关断时，回路中电流由于电阻器R1的限制，不能迅速将回路电感的能量转移到电容 C1上，从而会导致IGBT等开关两端过压损坏。同时，由于电阻器R1串联在电容C1 上，在IGBT等开关关断时间很短的情况下，要求电阻器R1为无感电阻器，若含有一定电感，在高频情况下，将严重影响回路电感能量的吸收和缓冲，因为电感有阻碍电流的作用。

鉴于IGBT等开关器件在关断和开通时的能量吸收和泄放的需求：在关断时，希望只并联了电容C1；在开通时，则希望有电阻器R1限流。于是就有了图3所示的 RCD缓冲吸收电路，在IGBT等开关器件关断时，回路电流通过二极管D1向电容C1 充电，在IGBT等开关开通时，由于二极管D1的反向截止，电容C1通过电阻器R1 慢慢泄放电荷。实际使用当中，这种带二极管D1的RCD缓冲吸收电路只能用在开关关断速度很慢的情况下，因为二极管D1的开通时间最短都在6微秒以上，但IGBT 的关断时间一般在2微秒以内，也就是说在IGBT关断后几微秒内，回路中电流只能通过电阻器R1向电容C1充电，而不是通过二极管向电容C1充电，此时二极管D1 并没有发挥作用，RCD缓冲吸收电路只相当于图2中的RC缓冲吸收电路，因而同样要求R1为无感电阻器，且阻值不能太大。所以，这种RCD缓冲吸收电路不适合使用在关断时间很短的开关回路中。

上述三种缓冲吸收电路都有很大弊端，在IGBT等开关关断时，希望只有无感电容吸收回路；在开通时，又希望有电阻器限流。所以在应用中见得最多的为图2所示的RC缓冲吸收方式，电阻器R1取值较小，且必须为无感电阻器。在电阻器R1阻值较大时，会阻碍电容C1对回路电感能量的吸收，尤其电阻器R1或电容C1含有电感时，会严重阻碍C1对回路电感能量的吸收。

由于原理和工艺的突破，市场上无感电容比较容易买到，且价格便宜。

而市场上常见的无感电阻器是用两根绝缘导线并在一起，终端短路，首端外接电源及应用线路，这两根绝缘导线电流方向相反，没有外因互感，可以绕成线圈使用，只起电阻作用。但这种无感电阻器并不是真正的无感，其仅仅只是电阻器上的感抗值非常小，可以忽略不计，一般不能说是彻底没有，在IGBT等开关关断时间极短(5 微秒以内)的情况下，电阻器上少量的电感都将严重的阻碍电容C1对回路电感能量的吸收。

此外，另有陶瓷等工艺做成的纯无感电阻器，但价格相当昂贵，且不容易得到。

发明内容

本发明为改善或部分改善现有技术的不足之处，而提供一种新型的缓冲吸收电路。