進行逆變器設計時,IGBT模塊的開關損耗評估是很重要的一個環節。而常見的損耗評估方法都是采用數據手冊中IGBT或者Diode的開關損耗的典型值,這種方法缺乏一定的準確性。本文介紹了一種采用逆變器系統的驅動板和母排對IGBT模塊進行損耗測試和評估的方法,通過簡單的操作即可得到更精確的損耗評估。一般數據手冊中,都會給出特定條件下,IGBT及Diode開關損耗的典型值。一般來講這個值在實際設計中并不能直接拿來用。在英飛凌模塊數據手冊中,我們可以看到,開關損耗典型值前面,有相當多的限制條件,這些條件描述了典型值測試平臺。而實際設計的系統是不可能和規格書測試平臺一模一樣的。兩者之間的差異,主要體現在如下幾個方面:IGBT的開關損耗不依賴于驅動電阻,也依賴于驅動環路的電感,而實際用戶系統的驅動環路電感常常不同于數據手冊的測試平臺的驅動環路電感。驅動中加入柵極和發射極電容是很常見的改善EMC特性的設計方法,而使用該柵極電容會影響IGBT的開關過程中電流變化率dIc/dt和電壓變化率dVce/dt,從而影響IGBT的開關損耗實際系統的驅動電壓也常常不同于數據手冊中的測試驅動電壓,在IGBT模塊的數據手冊中,開關損耗通常在±15V的柵極電壓下測量。6單元的三項全橋IGBT拓撲:以FS開頭。吉林SKM200GB128DIGBT模塊快速發貨
一個空穴電流(雙極)。當UCE大于開啟電壓UCE(th),MOSFET內形成溝道,為晶體管提供基極電流,IGBT導通。2)導通壓降電導調制效應使電阻RN減小,通態壓降小。所謂通態壓降,是指IGBT進入導通狀態的管壓降UDS,這個電壓隨UCS上升而下降。3)關斷當在柵極施加一個負偏壓或柵壓低于門限值時,溝道被禁止,沒有空穴注入N-區內。在任何情況下,如果MOSFET的電流在開關階段迅速下降,集電極電流則逐漸降低,這是閡為換向開始后,在N層內還存在少數的載流子(少于)。這種殘余電流值(尾流)的降低,完全取決于關斷時電荷的密度,而密度又與幾種因素有關,如摻雜質的數量和拓撲,層次厚度和溫度。少子的衰減使集電極電流具有特征尾流波形。集電極電流將引起功耗升高、交叉導通問題,特別是在使用續流二極管的設備上,問題更加明顯。鑒于尾流與少子的重組有關,尾流的電流值應與芯片的Tc、IC:和uCE密切相關,并且與空穴移動性有密切的關系。因此,根據所達到的溫度,降低這種作用在終端設備設計上的電流的不理想效應是可行的。當柵極和發射極間施加反壓或不加信號時,MOSFET內的溝道消失,晶體管的基極電流被切斷,IGBT關斷。4)反向阻斷當集電極被施加一個反向電壓時,J。吉林SKM200GB128DIGBT模塊快速發貨一個easy封裝一般都封裝了6個IGBT芯片,直接組成3相全橋。
少數載流子)對N-區進行電導調制,減小N-區的電阻RN,使高耐壓的IGBT也具有很小的通態壓降。當柵射極間不加信號或加反向電壓時,MOSFET內的溝道消失,PNP型晶體管的基極電流被切斷,IGBT即關斷。由此可知,IGBT的驅動原理與MOSFET基本相同。①當UCE為負時:J3結處于反偏狀態,器件呈反向阻斷狀態。②當uCE為正時:UC
尾流)的降低,完全取決于關斷時電荷的密度,而密度又與幾種因素有關,如摻雜質的數量和拓撲,層次厚度和溫度。少子的衰減使集電極電流具有特征尾流波形,集電極電流引起以下問題:功耗升高;交叉導通問題,特別是在使用續流二極管的設備上,問題更加明顯。鑒于尾流與少子的重組有關,尾流的電流值應與芯片的溫度、IC和VCE密切相關的空穴移動性有密切的關系。因此,根據所達到的溫度,降低這種作用在終端設備設計上的電流的不理想效應是可行的。阻斷與閂鎖當集電極被施加一個反向電壓時,J1就會受到反向偏壓控制,耗盡層則會向N-區擴展。因過多地降低這個層面的厚度,將無法取得一個有效的阻斷能力,所以,這個機制十分重要。另一方面,如果過大地增加這個區域尺寸,就會連續地提高壓降。第二點清楚地說明了NPT器件的壓降比等效(IC和速度相同)PT器件的壓降高的原因。當柵極和發射極短接并在集電極端子施加一個正電壓時,P/NJ3結受反向電壓控制,此時,仍然是由N漂移區中的耗盡層承受外部施加的電壓。IGBT在集電極與發射極之間有一個寄生PNPN晶閘管(如圖1所示)。在特殊條件下,這種寄生器件會導通。這種現象會使集電極與發射極之間的電流量增加。英飛凌(Infineon)是德國西門子半導體集體(Siemens)的單獨上市公司。前身也叫歐派克。
在現代電力電子技術中得到了越來越的應用,在較高頻率的大、率應用中占據了主導地位。IGBT的等效電路如圖1所示。由圖1可知,若在IGBT的柵極和發射極之間加上驅動正電壓,則MOSFET導通,這樣PNP晶體管的集電極與基極之間成低阻狀態而使得晶體管導通;若IGBT的柵極和發射極之間電壓為0V,則MOS截止,切斷PNP晶體管基極電流的供給,使得晶體管截止。IGBT與MOSFET一樣也是電壓控制型器件,在它的柵極—發射極間施加十幾V的直流電壓,只有在uA級的漏電流流過,基本上不消耗功率。1、IGBT模塊的選擇IGBT模塊的電壓規格與所使用裝置的輸入電源即試電電源電壓緊密相關。其相互關系見下表。使用中當IGBT模塊集電極電流增大時,所產生的額定損耗亦變大。同時,開關損耗增大,使原件發熱加劇,因此,選用IGBT模塊時額定電流應大于負載電流。特別是用作高頻開關時,由于開關損耗增大,發熱加劇,選用時應該降等使用。2、使用中的注意事項由于IGBT模塊為MOSFET結構,IGBT的柵極通過一層氧化膜與發射極實現電隔離。由于此氧化膜很薄,其擊穿電壓一般達到20~30V。因此因靜電而導致柵極擊穿是IGBT失效的常見原因之一。因此使用中要注意以下幾點:在使用模塊時。一個封裝封裝1個IGBT芯片。如IKW(集成了反向二極管)和IGW(沒有反向二極管)。吉林SKM200GB128DIGBT模塊快速發貨
單管IGBT:TO-247這種形式的封裝。一般電流從5A~75A左右。吉林SKM200GB128DIGBT模塊快速發貨
大部分時間是作為MOSFET來運行的,只是在漏源電壓Uds下降過程后期,PNP晶體管由放大區至飽和,又增加了一段延遲時間。td(on)為開通延遲時間,tri為電流上升時間。實際應用中常給出的漏極電流開通時間ton即為td(on)tri之和,漏源電壓的下降時間由tfe1和tfe2組成。IGBT的觸發和關斷要求給其柵極和基極之間加上正向電壓和負向電壓,柵極電壓可由不同的驅動電路產生。當選擇這些驅動電路時,必須基于以下的參數來進行:器件關斷偏置的要求、柵極電荷的要求、耐固性要求和電源的情況。因為IGBT柵極-發射極阻抗大,故可使用MOSFET驅動技術進行觸發,不過由于IGBT的輸入電容較MOSFET為大,故IGBT的關斷偏壓應該比許多MOSFET驅動電路提供的偏壓更高。IGBT在關斷過程中,漏極電流的波形變為兩段。因為MOSFET關斷后,PNP晶體管的存儲電荷難以迅速消除,造成漏極電流較長的尾部時間,td(off)為關斷延遲時間,trv為電壓Uds(f)的上升時間。實際應用中常常給出的漏極電流的下降時間Tf由圖中的t(f1)和t(f2)兩段組成,而漏極電流的關斷時間t(off)=td(off)+trv十t(f)式中:td(off)與trv之和又稱為存儲時間。IGBT的開關速度低于MOSFET,但明顯高于GTR。吉林SKM200GB128DIGBT模塊快速發貨