igbt模塊參數(shù)怎么看 igbt的主要參數(shù)有哪些?

IGBT模塊動(dòng)態(tài)參數(shù)

IGBT模塊參數(shù)詳解-IGBT動(dòng)態(tài)參數(shù)

IGBT模塊動(dòng)態(tài)參數(shù)是評(píng)估IGBT模塊開關(guān)性能如開關(guān)頻率、開關(guān)損耗、死區(qū)時(shí)間、驅(qū)動(dòng)功率等的重要依據(jù)，本文重點(diǎn)討論以下動(dòng)態(tài)參數(shù)：模塊內(nèi)部柵極電阻、外部柵極電阻、外部柵極電容、IGBT寄生電容參數(shù)、柵極充電電荷、IGBT開關(guān)時(shí)間參數(shù)，結(jié)合IGBT模塊靜態(tài)參數(shù)可全面評(píng)估IGBT芯片的性能。

RGint：模塊內(nèi)部柵極電阻:
為了實(shí)現(xiàn)模塊內(nèi)部芯片均流，模塊內(nèi)部集成有柵極電阻。該電阻值應(yīng)該被當(dāng)成總的柵極電阻的一部分來(lái)計(jì)算IGBT驅(qū)動(dòng)器的峰值電流能力。

RGext：外部柵極電阻：
? ? ? 外部柵極電阻由用戶設(shè)置，電阻值會(huì)影響IGBT的開關(guān)性能。

上圖中開關(guān)測(cè)試條件中的柵極電阻為Rgext的最小推薦值。用戶可通過(guò)加裝一個(gè)退耦合二極管設(shè)置不同的Rgon和Rgoff。

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已知柵極電阻和驅(qū)動(dòng)電壓條件下，IGBT驅(qū)動(dòng)理論峰值電流可由下式計(jì)算得到，其中柵極電阻值為內(nèi)部及外部之和。? ??

實(shí)際上，受限于驅(qū)動(dòng)線路雜散電感及實(shí)際柵極驅(qū)動(dòng)電路非理想開關(guān)特性，計(jì)算出的峰值電流無(wú)法達(dá)到。
? ? ? ?如果驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)能力不夠，IGBT的開關(guān)性能將會(huì)受到嚴(yán)重的影響。
? ? ? ?最小的Rgon由開通di/dt限制，最小的Rgoff由關(guān)斷dv/dt限制，柵極電阻太小容易導(dǎo)致震蕩甚至造成IGBT及二極管的損壞。
? ? ? Cge：外部柵極電容：
? ? ? 高壓IGBT一般推薦外置Cge以降低柵極導(dǎo)通速度，開通的di/dt及dv/dt被減小，有利于降低受di/dt影響的開通損耗。

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IGBT寄生電容參數(shù)：

IGBT寄生電容是其芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)固有的特性，芯片結(jié)構(gòu)及簡(jiǎn)單的原理圖如下圖所示。輸入電容Cies及反饋電容Cres是衡量柵極驅(qū)動(dòng)電路的根本要素，輸出電容Coss限制開關(guān)轉(zhuǎn)換過(guò)程的dv/dt，Coss造成的損耗一般可以被忽略。

其中：
Cies=CGE+CGC：輸入電容（輸出短路）
Coss=CGC+CEC：輸出電容（輸入短路）
Cres=CGC：反饋電容（米勒電容）
動(dòng)態(tài)電容隨著集電極與發(fā)射極電壓的增加而減小，如下圖所示。

CGE的值隨著VCE的變化近似為常量。CCG的值強(qiáng)烈依賴于VCE的值，并可由下式估算出：

IGBT所需柵極驅(qū)動(dòng)功率可由下式獲得：

或者

QG：柵極充電電荷：

柵極充電電荷可被用來(lái)優(yōu)化柵極驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)電路必須傳遞的平均輸出功率可通過(guò)柵極電荷、驅(qū)動(dòng)電壓及驅(qū)動(dòng)頻率獲得，如下式：

其中的QG為設(shè)計(jì)中實(shí)際有效的柵極電荷，依賴于驅(qū)動(dòng)器輸出電壓擺幅，可通過(guò)柵極

IGBT開關(guān)時(shí)間參數(shù)電荷曲線進(jìn)行較精確的近似。

通過(guò)選擇對(duì)應(yīng)的柵極驅(qū)動(dòng)輸出電壓的柵極電荷，實(shí)際應(yīng)該考慮的QG’可以從上圖中獲取。工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)中，典型的關(guān)斷柵極電壓常被設(shè)置為0V或者-8V，可由下式近似計(jì)算：

例如，IGBT的柵極電荷參數(shù)如上表，實(shí)際驅(qū)動(dòng)電壓為+15/-8V，則所需的驅(qū)動(dòng)功率為：

IGBT開關(guān)時(shí)間參數(shù)：
? ? ? 開通延遲時(shí)間td(on)：開通時(shí)，從柵極電壓的10%開始到集電極電流上升至最終的10%為止，這一段時(shí)間被定義為開通延遲時(shí)間。
? ? ? 開通上升時(shí)間tr：開通時(shí)，從集電極電流上升至最終值的10%開始到集電極電流上升至最終值的90%為止，這一段時(shí)間被定義為開通上升時(shí)間。
? ? ? 關(guān)斷延遲時(shí)間td(off)：關(guān)斷時(shí)，從柵極電壓下降至其開通值的90%開始到集電極電流下降到開通值的90%為止，這一段時(shí)間被定義為關(guān)斷延遲時(shí)間。
? ? ? 關(guān)斷下降時(shí)間tf：關(guān)斷時(shí)，集電極電流由開通值的90%下降到10%之間的時(shí)間。
? ? ? 開關(guān)時(shí)間的定義由下圖所示：

因?yàn)殡妷旱纳仙陆禃r(shí)間及拖尾電流沒(méi)有制定，上述開關(guān)時(shí)間參數(shù)無(wú)法給出足夠的信息用來(lái)獲取開關(guān)損耗。因而，單個(gè)脈沖的能量損耗被單獨(dú)給出，單個(gè)脈沖開關(guān)損耗可由下列積分公式獲得：

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編輯：黃飛

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