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IGBT并联使用

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IGBT并联使用

   NPT型器件的正温度效应适合于并联使用。正温度效应适合并联是因为温度高的器件流过的电流小于温度低的器件,这样并联的器件会自动趋于均分电流。
    有个错误的观点认为具有负温度效应的PT型器件不能并联使用。实际上,以下原因说明,如果小心使用,PT型器件也可以并联。
①PT型器件的温度效应接近于0,在大电流通过时也会是正温度效应。
②共用散热器的话器件会均分电流,热的器件会导热给旁边的器件,并降低它们的导通压降。
③器件之间影响温度系数的参数一致性更好。
    作为电路设计人员,选择合适的器件和预计它在具体电路中的工作状态的能力是设计可靠电路的基本要素。附录提供的图表有助于设计者从一种工作条件推算出其他的情况。需要注意的是,测试结果对电路的依赖性强,特别是集电极寄生电感、发射极寄生电感、栅极驱动电路设计和布局方面的影响。不同的测试电路会产生不同的结果。

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    Vces-集射极额定电压这是常温下栅极短路到发射极时,集电极和发射极之间能承受的最大电压。Vxs与温度有关,高温下的最大电压值更大。

    Vge-栅射极额定电压Vge是栅极和发射极之间所允许的最大连续电压值,这个额定值是为了防止栅极氧化层击穿和限制短路电流。
    通常栅极氧化层击穿电压远远大于这个限制额,栅射极电压保持在Va之内可以保证应用系统的稳定性。
    Vgem-栅射极额定脉冲电压Va是栅极和发射极之间可以承受的最大脉冲电压。这个额定值也用于防止栅极氧化层击穿。栅极击穿可能通过栅极驱动信号引发,更易通过栅极驱动电路分布电感或栅极集电极间电容产生的米勒反馈引发。
如果测试中发现栅极上电压有超过Vaw,就有必要降低电路的分布电感,同时(或者)增加栅极电阻,以减缓开关速度。不单主电路布局,栅极电路布局同样可以通过减小驱动电路的面积来降低分布电感。
如果使用了齐纳二极管,将它连接在栅极驱动和栅极电阻之间比直接连在栅极端更好,栅极驱动并非必须使用负电压,不过可以使用负电压达到最大开关速度,同时避免电压变化导致器件导通。
集电极连续电流额定值Ic1和Ic2:Ic1是在25℃集电极可以流过的最大连续直流电流,l。是最高结温时的最大电流。它们的值与器件外壳温度、集电极连续直流电流和结区到外壳热阻有关。电流最大值限定正是取决于导致结区加热到额定结温的内部能量损耗,并不包括开关损耗。

 温度的降额因为散热片温度高于环境温度,Ic1和Ic2必须降额使用。为了帮助设计者选择合适的器件,大多数生产商提供集电极最大电流和外壳温度关系图。
例如,图给出APT公司的100A电力Mos7IGBT器件的典型降额曲线。图中显示器件可以承受的最大连续直流电流,这个理论值是通过结区到外壳之间的热阻和散热片工作温度计算的。可以看出,在低温情况下电流被限制到100A,与结温没有直接关系。虽然图并没有包括开关损耗,主要提供用于器件比较的理论数据,但确实为选择器件打了基础。无论硬开关还是软开关,器件都要安全的流过或多或少的电流,损耗取决于如下参数:开关损耗、占空比、开关频率、开关速度、散热能力、热阻和热导。
不要以为开关电源变换器所用器件能够安全的传送与L或la一样大小的电流,或图中所示的最大电流,开关损耗造成的电流消耗必须要考虑到。

Icm集电极额定脉冲电流这个最大值指示器件能够承受的最大脉冲电流。脉冲电流值远大于连续直流值,这个数值的作用如下。

①维持IGBT工作在转移特性的线性区。从图所示的IGBT的转移特性中可以看到在相应的栅射电压下IGBT可以通过的最大集电极电流。注意:在给定栅射电压下,如果工作点超过线性区转折点(见图),集电极电流稍有增加将导致集射电压急剧增加,导通损耗也增加甚至有损坏器件的危险。所以,对于栅极驱动典型电压值下的l值均设在转折点以下。

②为了防止击穿或擎住效应。即使理论上脉冲宽度不能使结区过热,但是电流超过l过多会造成结区受热导致击穿点或擎住效应

③为了防止结区过热。“最大结温限制脉冲宽度”的标注说明c是在温度限制下依据脉宽确定的,原因如下。
a.Icm保留一定裕量以防止潜在的损坏原因,而不是为了防止结温超过最大值。
b.不论损坏的机制到底是什么,最终结果总是过热烧坏。
Icm限制温升的最大值,但以下原因也可以提高结区温度。
.脉宽
.脉冲周期
.散热
.栅射导通压降
.脉冲形状和幅值
即使电流保持在lc以内,也不能保证结区温度不会超过最大值。

Ilm RBSOA, FBSOA和开关安全工作区(SSOA)这些额定值相互关联。l1是在硬性开关中IGBT器件能够安全开关的钳位感性负载电流。厂商对与相应的最大值有关的电路参数详细列出,包括外壳温度、栅极电阻和钳位电压。假设栅极是从正偏压转向无偏压或负偏压的,l的额定值受限于关断瞬态值。因此lx的额定值与反偏安全工作区( RBSOA)相似。lx额定值是最大电流,而 RBSOA边界是一系列最大电流对应的电压值。
开关安全工作区(RBSOA)是整个V电压额定值下的反偏安全工作区。正偏安全工作区(RBSOA)包括整个开通期间,比反偏安全工作值大很多,所以一般不列在GBT规格书里。从KCBT可靠性方面考虑,只要工作参数不超过以上几个限制,就不必担心缓冲电路、最小栅极电阻和dv/dt限制等问题。
Eas—单脉冲雪崩能量值任何具有雪崩能量额定值的器件必有E额定值,雪崩能量额定值与非钳位感性开关(U5)额定值同义。E受温度限制和结构缺陷限制,它表示在外壳温度为25℃且芯片温度小于或等于最大额定结温时,器件所能吸收的最大反向雪崩能量。现代器件采用的单元结构减轻了结构缺陷对Es的限制。另一方面,相邻单元结构的缺陷会导致单元在雪删情况时发生擎住效应。因此,在全面测试前切勿故意让GBT器件工作在雪崩区域。


Eas额定值等于1/2LI2c,“L”是峰值电流l流经的任何外部电感的值。
为了测出E额定值,要将外部感应电流突然引入待测器件集电极。此时感应电压超过GBT的击穿电压,器件进入雪崩击穿状态,电感电流流入IGBT,尽管GBT处于深度关断状态。
存储在外部电感里的能量,包括电路相关漏能或分布电感储能,会耗费在待测器件上。如果漏感和分布电感引起的脉冲尖峰不超过击穿电压,器件不会出现雪崩现象也不用消耗雪崩能量。满足雪崩能量额定值的器件已在器件额定电压和系统电压之间留有安全裕量,这包括暂态过程的情况。
Pd-总功率损耗这是GBT器件消耗的最大功率的额定值,它与最大结温和结区到外壳间的热阻有关,当外壳温度是25℃时,

Tj,Tstg工作和储藏的结温范围这是工作和储藏时的结温范围,限制这个范围是为了保证器件的工作寿命至少符合要求。凭以往经验,在最大值限额之下,结温每下降10℃,器件寿命加倍。


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| 发布时间:2019.03.30    来源:电源适配器厂家
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