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IGBT根基参数详解

继电器

  IGBT基本参数详解_工程科技_专业资料。基本讲解了IGBT数据手册中常出现的参数,对理解IGBT基本规律,进行IGBT选型有很大帮助

  第一部分 1, :集射极阻断电压 IGBT 模块静态参数 在可使用的结温范围内,栅极和发射极短路状况下,集射极最高电压。手册里一般为 25℃下的数据,随着结温的降低, 关断时 2, 最容易超过限值。 :最大允许功耗 会逐渐降低。由于模块内外部的杂散电感,IGBT 在 在 25℃时,IGBT 开关的最大允许功率损耗,即通过结到壳的热阻所允许的最大耗散功 率。 其中, 为结温, 为环境温度。二极管的最大功耗可以用同样的公式获得。 在这里,顺便解释下这几个热阻, 结到壳的热阻抗,乘以发热量获得结与壳的温差; 芯片热源到周围空气的总热阻抗,乘以发热量获得器件温升; 芯片结与 PCB 间的热阻抗,乘以单板散热量获得与单板的温差。 3, 集电极直流电流 在可以使用的结温范围流集射极的最大直流电流。 根据最大耗散功率的定义, 可以由最 大耗散功率算出该值。所以给出一个额定电流,必须给出对应的结和外壳的温度。 ) 4, 可重复的集电极峰值电流 规定的脉冲条件下,可重复的集电极峰值电流。 5,RBSOA,反偏安全工作区 IGBT 关断时的安全工作条件。如果工作期间的最大结温不被超过,IGBT 在规定的阻 断电压下可以驱使两倍的额定电流。 6, 短路电流 短路时间不超过 10us。 请注意, 在双脉冲测试中, 上管 GE 之间如果没有短路或负偏压, 就很容易引起下管开通时,上管误导通,从而导致短路。 7, 集射极导通饱和电压 在额定电流条件下给出, Infineon 的 IGBT 都具有正温度效应, 适宜于并联。 随集电极电流增加而增加,随着 增加而减小。 可用于计算导通损耗。根据 IGBT 的传输特性, 计算时,切线的点尽量靠近工作点。对于 SPWM 方式,导通损耗由下式获得, M 为调制因数; 为输出峰值电流; 为功率因数。 第二部分 1, 模块内部栅极电阻 IGBT 模块动态参数 为了实现模块内部芯片的均流, 模块内部集成了栅极电阻, 该电阻值常被当成总的驱动 电阻的一部分计算 IGBT 驱动器的峰值电流能力。 2, 外部栅极电阻 数据手册中往往给出的是最小推荐值,可以通过以下电路实现不同的 和 。 IGBT 驱动器需达到的理论峰值计算如下, 最小的 由开通 限制,最小的 由关断 限制,栅极电阻太小容易导致震 荡甚至器件损坏。 3, 外部栅极电阻 高压 IGBT 一般推荐 以降低栅极导通速度。 4,IGBT 寄生电容参数 输入电容 及反馈电容 (米勒电容)是衡量栅极驱动电路的根本要素,输出电容 , 造成的损耗一般可以忽略。 限制开关转换过程的 随着 变化近似为常量,而 随着 增大而减小。 接下来深度剖析一下米勒效应 IGBT 的输入电容, 其中 由栅极和发射极之间绝缘介质决定,是恒定常数; , 为栅 极、集电极电容,由栅极和基区之间绝缘介质决定,为常数; 宽度有关,决定于 大;当耗尽层消失, ( 容 上述的 。在开通过程中,集电极电压 将变为无穷大,此时虽然 为耗尽层电容,与耗尽层 增 逐渐降低,耗尽层宽度降低, 为 充电,但 却几乎没有电流 串联,所以米勒电 属于并联大电阻), 。 变化很小,即为米勒效应。因为 即为米勒电容,当 IGBT 在开关时,会由于寄生米勒电容而产生米勒平台, 即米勒效应。 米勒效应在单电源门极驱动的应用中影响非常明显, 基于 G、 C 间的耦合, IGBT 关断瞬间会产生很高的瞬态 ,从而引发 升高而导通。 如下图所示,当上管关断时,产生 这个电流流经下管的驱动电路,使下管 加到下管的米勒电容上,就会产生较大的电流, 升高导致下管误导通。 减缓米勒效应的办法, (1)独立的门极开通和关断电阻 通过减小 可以抑制上述现象,但代价是可能引起震荡和二极管击穿。 (2)通过在 G、E 间增加电容吸收米勒电容的电流,想想都不靠谱!! (3)增加负向偏压(显然是一种很有效的方法,不解释)。 (4)有源钳位(实际上就是短路) 5, 栅极充电电荷 可用来优化栅极驱动电路设计, 驱动电流的平均值, 平均功率 6,开关损耗 这些参数强烈地依赖于栅极驱动电路、电路布局、栅极电阻、母线,结温、热阻和温升 (1)结温是处于电子设备中实际半导体芯片的温度,通常高于外壳温度和器件表面温 度,结温可以用以下公式来估计, (2)热阻,热量在热流路径上遇到的阻力,表明 1W 热量引起的温升大小,单位 或 , 。用一个简单的类比可以更好地解释热阻,热量相当于电流,温差相当于电压,则热 阻相当于电阻。热阻有如下公式成立, 上式是在假设散热片足够大且接触良好的情况下成立的,否则还应写成, 表示壳到散热片的热阻, 表示散热片到周围环境的热阻,当散热片面积足够 大时可以认为其与环境之间的热阻为 0,温度一样。 参照以下例子使用热阻, IHW40N120R3 数据手册中给出 25℃下耗散功率 429W,而 ,∴ (3)瞬态热阻抗 与热阻 热阻描述了 IGBT 在稳定状态下的热行为,而热阻抗描述了 IGBT 瞬态或者短脉冲下的 热行为。大部分 IGBT 实际应用是以一定的占空比进行开关动作,这种条件下,需要热阻加 热容的方法描述其等效电路。 以一定占空比(D)的连续脉冲工作状态下的瞬态热阻, 为单个脉冲瞬态热阻。 第三部分 1,静态直流特性 (1)阻断特性(blocking capability) 这个特性用以下两个参数进行表示, 静态特性 集射极击穿电压 和 漏电流,但因为测 试漏电流更加安全,所以常常测试漏电流来表征该特性。 (2)输出特性(transfer characteristics) 采用 curve tracer 进行测试。 resistance) 下的电阻。 (3)通态电阻 (on-state 从输出特性曲线上进行读取,如下图所示,为给定电流 和给定电压 (4)体二极管的传输特性(body diode I-V curves ) 采用 curve 2,静态交流特性 (1)内部门极电阻(internal gate resistance) (2)结电容(junction capacitance) (3)封装寄生电感 (package parasitic inductance) tracer 进行测试。

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本站文章于2019-11-06 15:55,互联网采集,如有侵权请发邮件联系我们,我们在第一时间删除。 转载请注明:IGBT根基参数详解 继电器