Utilização Do IGBT

Utilização do IGBT

Os IGBT’s são componentes usados principalmente como comutadores em conversores de freqüência, inversores etc. Nestas aplicações, normalmente uma carga indutiva é ligada e desligada, podendo com isso aparecer tensões inversas elevados, contra as quais o dispositivo deve ser protegido. Essa proteção é feita com o uso de diodos ligados em paralelo com o coletor e o emissor para evitar que uma elevada tensão reversa seja aplicada ao IGBT. Quando o IGBT liga novamente, o fluxo de corrente no diodo funciona inicialmente como se fosse praticamente um curto. A carga armazenada tem que ser removida inicialmente para que o diodo bloqueie a tensão. Isso faz com que apareça uma corrente que se soma à corrente de carga a qual é chamada de corrente reversa de recuperação do diodo IRR. O máximo de corrente IRR ocorre quando a soma das tensões instantâneas sobre o IGBT e o diodo se iguala à tensão de alimentação. Quando o IGBT desliga, o resultado é uma variação de corrente, e isso faz com que o pico de sobretensão apareça devido à variação de corrente nas indutâncias parasitas. Este pico de tensão é responsável por perdas e exige um aumento no tempo morto entre a condução de dois dispositivos semelhantes quando usados numa configuração de meia-ponte, como o que será mostrado no exemplo de aplicação desse dispositivo.

Um ponto importante que deve ser levado em consideração em todo dispositivo de comutação é o Efeito Miller.

O Efeito Miller nada mais é do que a realimentação da tensão coletor-emissor (VCE) através da capacitância existente entre a porta e o coletor do dispositivo (CGC).

Isso que dizer que uma variação da tensão entre o coletor e emissor (VCE) tem o mesmo efeito que uma fonte de corrente interna no circuito de polarização , onde a intensidade desta corrente é dada pela expressão:

Infelizmente, Cgc não è constante, mudando de valor com a tensão entre coletor e emissor. As maiores variações de CCG ocorrem justamente com pequenas tensões entre emissor e coletor. Em conseqüência disso temos explicações para alguns comportamentos do IGBT:

Quando o IGBT liga (turn-on) - partindo de Vce alto e VGE igual a zero ou negativo – com uma corrente constante carregando a porta, um aumento linear da tensão de porta é obtido.

Com a queda da tensão entre coletor e emissor VCE a corrente de polarização de porta é usada para carregar CGC, e a tensão de porta permanece constante.

Mais tarde, quando a tensão entre o coletor e o emissor cai, CGC aumenta de valor de tal forma que, uma pequena variação de VCE é suficiente para levar a um aumento da corrente de porta. Somente quando a corrente necessária à carga se reduz novamente é que a tensão de porta aumenta.

Quando o IGBT desliga - partindo de Vce baixa , VGE positiva ou maior que a tensão limiar – Vth – a tensão de porta inicialmente decresce quase que linearmente (pela fonte de corrente constante de descarga). A diminuição da capacitância com o aumento da carga aumenta a tensão. Como existe uma fonte de polarização que está drenando corrente da porta, a tensão porta-emissor se mantém constante.