MOSFET的三重防护（2）-感算商城

MOSFET的三重防护（2）

来源：Littelfuse(力特)

发布时间：2026-02-25

这篇聊一下MOSFET的第二重防护，有源钳位（Active clamp），下图并联在GD之间的TVS2起到的就是这个作用，如果是IGBT的话就是GC之间并联一颗TVS2。

有源钳位技术主要的作用是IGBT/MOSFET等功率器件短路关断时的保护。由于感性负载、引线、PCB走线等寄生电感（Ls）的存在，功率器件在短路关断时需要切断的电流非常大，时间又非常短，这会产生非常高的瞬时尖峰电压。该电压叠加在高压直流母线上（如：400VDC/800VDC），有可能会超过IGBT的Vce(max)（这里以IGBT为例），从而导致IGBT失效。比较常见的应用场景是新能源汽车主驱的IGBT或SiC模块。

Vce（电压尖峰）= Ls（寄生电感）x di/dt = Ls x △I/Toff

从这个公式来看，要减小Vce（电压尖峰）主要有以下三个办法。

减小寄生电感Ls尽量短粗的PCB走线，采用叠层母排的功率模块连接技术等，都可以有效的降低寄生电感Ls。不过Ls始终都会存在，我们能做的就是尽量减小它。
减小电流的变化量△I提高电流检测环路的响应速度，使其在短路发生时能尽快地检测到短路电流，这样可以适当减小△I。通常△I取决于功率的大小，功率越大△I也就越大，所以在大功率的IGBT和MOSFET应用中，有源钳位的功能是非常有必要的。
增加关断时间Toff增大驱动电阻的阻值可以增加关断时间Toff。但这种做法的缺点是会增加IGBT的开关损耗，这也就降低了IGBT承载电流的能力，所以尤其在大功率的应用中，这个做法并不可取。

因此，更行之有效的办法是增加有源钳位的TVS2，来抑制Vce（电压尖峰）。原理上来说其实比较简单，如下图，当Vce的电压超过TVS的击穿电压VBR时，ITVS电流开始产生并给IGBT的栅极电容CGE充电，短时间内抬升或者保持驱动电压Vge，使关断波形放缓，Toff时间变长，从而达到降低Vce电压尖峰的目的。