IGBT 的并联使用

2019-01-02 11:05:23 Westpac Electronics

IGBT 的并联使用

并联使用 IGBT 组成开关器件可以使整个系统得到更高的额定电流,但是设 计并联系统时必须考虑一些重要问题,如模块特性、驱动电路以及电路的布局, 这些因素影响着并联支路的电流分配,可能导致并联的每个 IGBT 电流分配不均 衡。其中,模块特性中的伏安特性主要影响静态运行时的电流分配,转移特性和 驱动电路以及布局主要影响动态运行时的电流分配。由于电流分配的不均衡,使n IGBT 并联的额定电流并不等于 n 倍的单个模块的额定电流,所以对并联 IGBT

模块必须降额使用。
在设计
IGBT 并联系统时,首先要确定合适的并联模块数目以获得足够的额

定电流,同时要保证每个模块工作时不超出安全工作区。另外需要注意的是,并 联使用 IGBT 模块有助于减小通态损耗,但是开关损耗不会减小,甚至可能增大, 尤其在开关频率比较高的时候。

(1) 并联运行静态均流

静态情况下,并联工作的 IGBT 间的电流分配主要受伏安特性的影响。当多 个 IGBT 并联时,由于制造工艺的原因,每个 IGBT 的伏安特性并不完全一样。两 个 IGBT 并联时伏安特性对电流分配的影响如图 2.5.5 所示。从图 2.5.5 可以看 出,当两个伏安特性不同的
IGBT 并联工作时,它们通过的电流并不相等。 为保证运行时每个模块都不超过安全工作区,必须对并联运行的 IGBT 进行降额 使用。若两个同型号但伏安特性不同的管子并联使用,其总的额定电流不等于单 个管子额定电流的两倍,这种电流能力下降的系数可称为电流降额系数。电流降

额系数可表示为

式中,5 是降额系数;IT 是并联模块能提供的总额定电流;IM 是单个模块的最 大额定电流 np 是并联模块的数目。
例如,两个额定电流都为
400A IGBT 模块并联,一个承受 400A 电流而另一个

320A,则可得到 。 另外,如果已经知道了降额系数,则可由下式求出所提供的总的额定电流

(2)并联运行动态均流

动态情况下,并联工作的 IGBT 间的电流分配主要受转移特性、驱动电路的 影响。

1)转移特性对动态均流的影响:转移特件不同的 IGBT 并联时,开关过程的动态 电流分配是不均衡的。图 2.5.6 给出了在相同的 VGE 驱动下,转移特性不同的两

IGBT 动态电流不均衡的例子。从图 2.5.6 中可以看出,转移特性陡峭的管子 在开关时刻承受比较大的动态电流,因而也会有比较大的开关损耗,这种差异在 关断的时候更明显。当开关频率增大时,这种不平衡趋于缓和。选择转移特性接 近的 IGBT 模块进行并联有利于动态均流。

2)驱动电路对动态均流的影响:驱动电路对并联均流的影响也是显而易见的,如 果并联工作的 IGBT 驱动电路不同步,则先驱动的 IGBT 要承担大得多的动态电流。 因此,并联模块的驱动一定要做到同步,最好选用驱动能力强的驱动器,用同一 驱动信号同时驱动并联模块。

S 另外,驱动电路布局要尽量做到对称,驱动电路到模块的栅极、射极引线 要尽量短,使回路的等效阻抗一致;主电路中的元器件布局和引线位置应对称, 引线长短一致,并尽量短,接线应采用截面积较大的铜排或扁条线;各模块应平 行放置,尽量靠近,引线尽量—致,减小回路中寄生电感的不平衡性。


0755-88267606 00852-2763 5991 021-5489 1460