IGBT 보호 기능 - Desaturation (3)

IGBT 보호 기능 - Desaturation (2)

 

회로 설계에 대한 질문이 있어 글로 올리고자 한다.

 

 

Q. 100Ω이 아닌 500Ω 으로 하면 어떻게 될까?

 

 

결론을 말하면 Fault가 되는 Vdesat 전압 레벨에는 큰 차이가 없다.

 

100Ω일 때와 500Ω일 때의 저항에 걸리는 전압을 알아보자.  

V1 = 250uA x 100Ω = 0.025V

V2 = 250uA x 500Ω = 0.125V

 

V1과 V2일 때의 desaturation 전압을 Vdesat1, Vdesat2라 하면,

Vdesat1 = 0.025V + 5V + 2V = 7.025V

Vdesat2 = 0.125V + 5V + 2V = 7.125V

 

따라서, 큰 영향을 주지 않는다.

저항이 10kΩ나 그 이상이 된다면 유의미한 영향을 줄지 모른다.

(하지만, 권장하는 사양이 아니므로 굳이 알아보진 않는다.)

 

먼저 회로를 보자.

Rdesat의 저항값을 바꾸면서 회로에 어떤 영향을 주는지 확인해보자.

<그림 1. Desaturation 시뮬레이션 회로>

 

시뮬레이션 결과를 파형으로 비교하면 그림 2와 같다.

그림 2의 왼쪽 파형은 Rdesat = 100Ω일때, 오른쪽 파형은 Rdesat = 500Ω일 때를 나타낸다.

Vdesat의 값은 앞서 말할대로 조금 차이가 있긴 하지만, Fault가 발생하는 시점엔 큰 차이가 없다.

Fault 발생하는 시점에 영향을 주는 것은 Cblank 값이기 때문이다.

 

Rdesat의 Cblank에 충전된 전류가 방전되는 시간이 늘어난다.

이는 RC 병렬 회로와 같게 되기 때문이다.

아래에서 그림 3의 (b)를 보면서 설명한다.

 

<그림 2. Rdesat에 따른 파형 비교>

 

회로로 해석해보자.

Rdesat값에 따른 차이를 보기 전에 그림 2에 대한 회로 해석을 해보자.

 

(a) Vdesat < 7V

Vd와 VCE로 인해 Rdesat으로는 전류가 흐르지 못한다.

Rdesat으로 전류가 흐르려면 V0가 Vd와 VCE의 합인 7V보다 높아져야 한다.

 

<그림 3. Vdesat에 따른 회로 비교>

 

 

(b) Vdesat >= 7V

Vdesat의 값이 Vd와 VCE의 합인 7V보다 높아지므로 Vdesat이 이전처럼 상승하지 않게 된다.

왜냐하면, Vdesat = (Rdesat x Id) + Vd + VCE 이기 때문이다.

즉, Vdesat은 포화 상태에 이르게 된다.

더이상 Cblank의 전압이 상승하지 못 하게 되자 Cblank에 흐르는 전류도 감소하면서 0이 된다.

→ 커패시터에 흐르는 전류 = C x ( 커패시터 전압의 변화량)