IGBT并聯(lián)技術(shù)驅(qū)動配置的優(yōu)化策略與實(shí)踐

IGBT驅(qū)動器在并聯(lián)的場合有2種配置方法（LS1，LS2為雜散參數(shù)）： “一拖多”，即一個(gè)驅(qū)動器驅(qū)動2個(gè)或多個(gè)“硬并聯(lián)”的IGBT，如左下圖所示；

“一拖一”，即一個(gè)驅(qū)動器只驅(qū)動1個(gè)IGBT，IGBT再通過銅排直接相連，這叫“驅(qū)動器直接并聯(lián)”，如右下圖所示：

下面將首先介紹“一拖多”，也就是IGBT硬并聯(lián)的情況，這種情況比較常見。

IGBT硬并聯(lián)的特點(diǎn)分析

優(yōu)點(diǎn)：

IGBT模塊之間并聯(lián)在一起，不需要均流電抗，比較緊湊和經(jīng)濟(jì)

缺點(diǎn)：

對直流母排對稱性要求很高； 比較容易產(chǎn)生發(fā)射極環(huán)流； 功率電路與門極回路產(chǎn)生耦合。

IGBT硬并聯(lián)時(shí)的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)如下：

（1）發(fā)射極環(huán)流問題；

（2）門極回路與功率回路產(chǎn)生耦合（門極共模環(huán)流問題）；

（3）直流母排雜散電感不對稱產(chǎn)生的問題；

（4）交流排雜散電感數(shù)值過大所產(chǎn)生的問題；

（5）IGBT開通門檻電壓VGEth，開通延遲的差異所產(chǎn)生的問題；

（6）門極回路雜散電感不對稱所產(chǎn)生的問題；

（7）IGBT模塊并聯(lián)數(shù)增多的風(fēng)險(xiǎn)。

IGBT驅(qū)動器直接并聯(lián)：

如下圖所示，兩個(gè)模塊通過銅排直接連接在一起，這里沒有把交流側(cè)雜散電感表示出來。這是一種介于IGBT硬并聯(lián)與IGBT橋臂并聯(lián)的方法

它的特點(diǎn)是：

1. 每個(gè)IGBT有獨(dú)立的驅(qū)動器； 2. IGBT的連接形式接近于硬并聯(lián)，兩橋臂交流輸出端通過銅排直接相連； 3. 可能存在發(fā)射極環(huán)流，但不同的IGBT門極回路間不存在耦合，IGBT的開關(guān)行為很獨(dú)立； 4. 對IGBT個(gè)體的一致性要求降低； 5. 對直流母排雜散電感對稱性要求降低； 6. 對Vge信號的同步性要求非常高； 7. 對Vge驅(qū)動電源電壓一致性要求非常高；

IGBT驅(qū)動器直接并聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)：

1. IGBT驅(qū)動器直接并聯(lián)使得橋臂的操作完全獨(dú)立，不同的門極回路間不存在耦合，即便有發(fā)射極環(huán)流存在，也不會疊加擾動到Vge電壓上，Vge的波形比較純粹，不會受到驅(qū)動器信號以外的其他擾動； 2. 不介意交流輸出端的雜散電感(Ls1,Ls2)，且歡迎這些雜散電感，甚至是一定數(shù)值的均流電抗，因?yàn)長s1，Ls2起的作用就是削弱或阻斷橋臂間電流耦合，只需有百nH級別的感量，橋臂間流動的高頻電流就會被極大地削弱； 3. 弱化了系統(tǒng)中各種輕微差異因素帶來的問題，例如，直流母排雜散電感的對稱性差異，VGEth的差異，tdon，tdoff的差異等。這些差異都很容易被忽略掉； 4. 并聯(lián)設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)大大降低；

IGBT驅(qū)動器直接并聯(lián)的關(guān)鍵點(diǎn)： 1. 驅(qū)動器直接并聯(lián)對IGBT進(jìn)行硬并聯(lián)，則交流輸出雜散電感Ls1，Ls2數(shù)值會很小，這就要求驅(qū)動器的同步性要很高，即從驅(qū)動器接收到PWM信號到執(zhí)行該信號之間的時(shí)間差必須足夠小，且關(guān)鍵是誤差要很窄，穩(wěn)定性要高； 2. 兩個(gè)并聯(lián)的驅(qū)動器的電源電壓要非常一致；

CONCEPT驅(qū)動器直接并聯(lián)技術(shù)：
CONCEPT率先提出了驅(qū)動器直接并聯(lián)技術(shù)。

1. SCALE-2芯片組使用磁隔離時(shí)，PWM信號傳輸延時(shí)為80ns±4ns，這樣的精確延遲可以確保驅(qū)動器直接并聯(lián)技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)； 2. 副方芯片自身的穩(wěn)壓功能使驅(qū)動電壓一致性得到保證；? 使用了直接并聯(lián)技術(shù)的1SP0635，及1SP0335如下圖：

CONCEPT的實(shí)現(xiàn)方法：

1.SCALE-2芯片組可以實(shí)現(xiàn)，原方PWM信號至Vge的精確延時(shí)；

2.副邊15V開通電壓與-10V關(guān)斷電壓完全相同；

IGBT均流的測試方法： 靜態(tài)均流測試時(shí)，使用柔性電流探頭，測橋臂輸出電流，測量其電流有效值，考核兩橋臂一致程度。柔性電流探頭在測量I1和I2時(shí)，可能會見到下圖的情況。上面的尖刺就是流過L1，L2的換流電流。要想辦法消除。

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審核編輯：黃飛

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