IGBT并聯(lián)使用

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IGBT并聯(lián)使用

NPT型器件的正溫度效應(yīng)適合于并聯(lián)使用。正溫度效應(yīng)適合并聯(lián)是因?yàn)闇囟雀叩钠骷鬟^的電流小于溫度低的器件，這樣并聯(lián)的器件會(huì)自動(dòng)趨于均分電流。
有個(gè)錯(cuò)誤的觀點(diǎn)認(rèn)為具有負(fù)溫度效應(yīng)的PT型器件不能并聯(lián)使用。實(shí)際上，以下原因說明，如果小心使用，PT型器件也可以并聯(lián)。
①PT型器件的溫度效應(yīng)接近于0，在大電流通過時(shí)也會(huì)是正溫度效應(yīng)。
②共用散熱器的話器件會(huì)均分電流，熱的器件會(huì)導(dǎo)熱給旁邊的器件，并降低它們的導(dǎo)通壓降。
③器件之間影響溫度系數(shù)的參數(shù)一致性更好。
作為電路設(shè)計(jì)人員，選擇合適的器件和預(yù)計(jì)它在具體電路中的工作狀態(tài)的能力是設(shè)計(jì)可靠電路的基本要素。附錄提供的圖表有助于設(shè)計(jì)者從一種工作條件推算出其他的情況。需要注意的是，測試結(jié)果對(duì)電路的依賴性強(qiáng)，特別是集電極寄生電感、發(fā)射極寄生電感、柵極驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)和布局方面的影響。不同的測試電路會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果。

空氣凈化器電源適配器技術(shù)參數(shù)和較大額定值
Vces-集射極額定電壓這是常溫下柵極短路到發(fā)射極時(shí)，集電極和發(fā)射極之間能承受的較大電壓。Vxs與溫度有關(guān)，高溫下的較大電壓值更大。

Vge-柵射極額定電壓Vge是柵極和發(fā)射極之間所允許的較大連續(xù)電壓值，這個(gè)額定值是為了防止柵極氧化層擊穿和限制短路電流。
通常柵極氧化層擊穿電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個(gè)限制額，柵射極電壓保持在Va之內(nèi)可以保證應(yīng)用系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
Vgem-柵射極額定脈沖電壓Va是柵極和發(fā)射極之間可以承受的較大脈沖電壓。這個(gè)額定值也用于防止柵極氧化層擊穿。柵極擊穿可能通過柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)引發(fā)，更易通過柵極驅(qū)動(dòng)電路分布電感或柵極集電極間電容產(chǎn)生的米勒反饋引發(fā)。
如果測試中發(fā)現(xiàn)柵極上電壓有超過Vaw，就有必要降低電路的分布電感，同時(shí)（或者）增加?xùn)艠O電阻，以減緩開關(guān)速度。不單主電路布局，柵極電路布局同樣可以通過減小驅(qū)動(dòng)電路的面積來降低分布電感。
如果使用了齊納二極管，將它連接在柵極驅(qū)動(dòng)和柵極電阻之間比直接連在柵極端更好，柵極驅(qū)動(dòng)并非必須使用負(fù)電壓，不過可以使用負(fù)電壓達(dá)到較大開關(guān)速度，同時(shí)避免電壓變化導(dǎo)致器件導(dǎo)通。
集電極連續(xù)電流額定值Ic1和Ic2:Ic1是在25℃集電極可以流過的較大連續(xù)直流電流，l。是較高結(jié)溫時(shí)的較大電流。它們的值與器件外殼溫度、集電極連續(xù)直流電流和結(jié)區(qū)到外殼熱阻有關(guān)。電流較大值限定正是取決于導(dǎo)致結(jié)區(qū)加熱到額定結(jié)溫的內(nèi)部能量損耗，并不包括開關(guān)損耗。

溫度的降額因?yàn)樯崞瑴囟雀哂诃h(huán)境溫度，Ic1和Ic2必須降額使用。為了幫助設(shè)計(jì)者選擇合適的器件，大多數(shù)生產(chǎn)商提供集電極較大電流和外殼溫度關(guān)系圖。
例如，圖給出APT公司的100A電力Mos7IGBT器件的典型降額曲線。圖中顯示器件可以承受的較大連續(xù)直流電流，這個(gè)理論值是通過結(jié)區(qū)到外殼之間的熱阻和散熱片工作溫度計(jì)算的。可以看出，在低溫情況下電流被限制到100A，與結(jié)溫沒有直接關(guān)系。雖然圖并沒有包括開關(guān)損耗，主要提供用于器件比較的理論數(shù)據(jù)，但確實(shí)為選擇器件打了基礎(chǔ)。無論硬開關(guān)還是軟開關(guān)，器件都要安全的流過或多或少的電流，損耗取決于如下參數(shù)：開關(guān)損耗、占空比、開關(guān)頻率、開關(guān)速度、散熱能力、熱阻和熱導(dǎo)。
不要以為開關(guān)電源變換器所用器件能夠安全的傳送與L或la一樣大小的電流，或圖中所示的較大電流，開關(guān)損耗造成的電流消耗必須要考慮到。

Icm集電極額定脈沖電流這個(gè)較大值指示器件能夠承受的較大脈沖電流。脈沖電流值遠(yuǎn)大于連續(xù)直流值，這個(gè)數(shù)值的作用如下。

①維持IGBT工作在轉(zhuǎn)移特性的線性區(qū)。從圖所示的IGBT的轉(zhuǎn)移特性中可以看到在相應(yīng)的柵射電壓下IGBT可以通過的較大集電極電流。注意：在給定柵射電壓下，如果工作點(diǎn)超過線性區(qū)轉(zhuǎn)折點(diǎn)（見圖），集電極電流稍有增加將導(dǎo)致集射電壓急劇增加，導(dǎo)通損耗也增加甚至有損壞器件的危險(xiǎn)。所以，對(duì)于柵極驅(qū)動(dòng)典型電壓值下的l值均設(shè)在轉(zhuǎn)折點(diǎn)以下。

②為了防止擊穿或擎住效應(yīng)。即使理論上脈沖寬度不能使結(jié)區(qū)過熱，但是電流超過l過多會(huì)造成結(jié)區(qū)受熱導(dǎo)致?lián)舸c(diǎn)或擎住效應(yīng)

③為了防止結(jié)區(qū)過熱。“較大結(jié)溫限制脈沖寬度”的標(biāo)注說明c是在溫度限制下依據(jù)脈寬確定的，原因如下。
a.Icm保留一定裕量以防止?jié)撛诘膿p壞原因，而不是為了防止結(jié)溫超過較大值。
b.不論損壞的機(jī)制到底是什么，后面結(jié)果總是過熱燒壞。
Icm限制溫升的較大值，但以下原因也可以提高結(jié)區(qū)溫度。
.脈寬
.脈沖周期
.散熱
.柵射導(dǎo)通壓降
.脈沖形狀和幅值
即使電流保持在lc以內(nèi)，也不能保證結(jié)區(qū)溫度不會(huì)超過較大值。

Ilm RBSOA， FBSOA和開關(guān)安全工作區(qū)（SSOA）這些額定值相互關(guān)聯(lián)。l1是在硬性開關(guān)中IGBT器件能夠安全開關(guān)的鉗位感性負(fù)載電流。廠商對(duì)與相應(yīng)的較大值有關(guān)的電路參數(shù)詳細(xì)列出，包括外殼溫度、柵極電阻和鉗位電壓。假設(shè)柵極是從正偏壓轉(zhuǎn)向無偏壓或負(fù)偏壓的，l的額定值受限于關(guān)斷瞬態(tài)值。因此lx的額定值與反偏安全工作區(qū)（ RBSOA）相似。lx額定值是較大電流，而 RBSOA邊界是一系列較大電流對(duì)應(yīng)的電壓值。
開關(guān)安全工作區(qū)（RBSOA）是整個(gè)V電壓額定值下的反偏安全工作區(qū)。正偏安全工作區(qū)（RBSOA）包括整個(gè)開通期間，比反偏安全工作值大很多，所以一般不列在GBT規(guī)格書里。從KCBT可靠性方面考慮，只要工作參數(shù)不超過以上幾個(gè)限制，就不必?fù)?dān)心緩沖電路、較小柵極電阻和dv/dt限制等問題。
Eas—單脈沖雪崩能量值任何具有雪崩能量額定值的器件必有E額定值，雪崩能量額定值與非鉗位感性開關(guān)（U5）額定值同義。E受溫度限制和結(jié)構(gòu)缺陷限制，它表示在外殼溫度為25℃且芯片溫度小于或等于較大額定結(jié)溫時(shí)，器件所能吸收的較大反向雪崩能量。現(xiàn)代器件采用的單元結(jié)構(gòu)減輕了結(jié)構(gòu)缺陷對(duì)Es的限制。另一方面，相鄰單元結(jié)構(gòu)的缺陷會(huì)導(dǎo)致單元在雪刪情況時(shí)發(fā)生擎住效應(yīng)。因此，在全面測試前切勿故意讓GBT器件工作在雪崩區(qū)域。

Eas額定值等于1／2LI2c，“L”是峰值電流l流經(jīng)的任何外部電感的值。
為了測出E額定值，要將外部感應(yīng)電流突然引入待測器件集電極。此時(shí)感應(yīng)電壓超過GBT的擊穿電壓，器件進(jìn)入雪崩擊穿狀態(tài)，電感電流流入IGBT，盡管GBT處于深度關(guān)斷狀態(tài)。
存儲(chǔ)在外部電感里的能量，包括電路相關(guān)漏能或分布電感儲(chǔ)能，會(huì)耗費(fèi)在待測器件上。如果漏感和分布電感引起的脈沖尖峰不超過擊穿電壓，器件不會(huì)出現(xiàn)雪崩現(xiàn)象也不用消耗雪崩能量。滿足雪崩能量額定值的器件已在器件額定電壓和系統(tǒng)電壓之間留有安全裕量，這包括暫態(tài)過程的情況。
Pd-總功率損耗這是GBT器件消耗的較大功率的額定值，它與較大結(jié)溫和結(jié)區(qū)到外殼間的熱阻有關(guān)，當(dāng)外殼溫度是25℃時(shí)，

Tj,Tstg工作和儲(chǔ)藏的結(jié)溫范圍這是工作和儲(chǔ)藏時(shí)的結(jié)溫范圍，限制這個(gè)范圍是為了保證器件的工作壽命至少符合要求。憑以往經(jīng)驗(yàn)，在較大值限額之下，結(jié)溫每下降10℃，器件壽命加倍。

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| 發(fā)布時(shí)間：2019.03.30 來源：電源適配器廠家

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