IGBT開關(guān)特性的實例分享

　　圖1給出了一個最簡單的解釋開關(guān)特性的實例，它是降壓變換器。

　　IGBT器件T1通過雙脈沖信號兩次開通和關(guān)斷。換流的變化率di/dt導通過電阻RGon來調(diào)節(jié)的，VCC是直流母線電壓。在電容器、IGBT和二極管之間存在寄生的感應(yīng)電感Ls1.。.3。在圖2中給出了在IGBT（Driver）上的雙脈沖控制信號，在IGBT上的電流波形和在二極管上的電流波形。當關(guān)斷IGBT時。在電感認上的負載電流將切換至二極管。在IGBT下一次開通時。二極管會關(guān)斷并在這時表現(xiàn)出恢復特性。IGBT在開通后也額外接納二極管的反向電流。圖3給出了軟性恢復二極管的工作過程。

　　當IGBT接納反向電流的峰值時，它的電壓還處在直流母線的電壓范圍內(nèi)（圖3a）。在這時IGBT會產(chǎn)生最大的開通損耗。二極管的反向電流可以被分解成兩部分來解釋：從開始到反向電流的峰值和從峰值開始以di/dt速度的回落。

　　第二部分是拖尾部分，這時反向電流緩慢下降。此時trr不再具有明顯意義。因為此時二極管上還有電壓，所以拖尾電流部分產(chǎn)生二極管的主要功耗。一個剛性恢復的二極管沒有拖尾，雖然會引起較小的功耗，但它引起的過高的過電壓。對于IGBT來說，因為電壓在拖尾階段已經(jīng)被降到很低，所以對IGBT的功耗影響不大。

　　圖3b）中描述了二極管的功耗，其方式同IGBT在圖3a）描述一樣。在實際應(yīng)用它要比IGBT產(chǎn)生的功耗要高。從IGBT和二極管整體功耗考慮，保證一個小的反向電流峰值和大部分存儲電荷保留到拖尾階段再釋放，是十分重要的。對IGBT更快的開關(guān)速度和更小的功耗要求導致了對二極管更大的負擔。在實際應(yīng)用中，當只考慮整體的功耗時，選擇較慢的開關(guān)速度是很有意義的，當然，它必須符合在給定的條件下性能參數(shù)的要求。

　　實際上開關(guān)的功耗取決于4個參數(shù)：

　　換流變化率di/dt或者IGBT的柵極電阻（圖4）；隨著電阻的增加功耗趨向減少，在很小的柵極電阻時，感應(yīng)電感限制了換流變化率du/dt。在一般情況下柵極的電阻在0.5到8.2歐姆之間。

　　截止電壓（母線電壓VCC；圖4b），它是在關(guān)斷后加在元器件上：它可用下面近似公式描述：

　　正向電流IF（圖5a）：正向電流越大功耗就越大。但這種關(guān)系不是線性的，可用下面近似公式計算：

　　截止層面溫度Tj（圖5a）：功耗在低溫時是線性增長，但在溫度超過125℃后，變得高于正常比例。使用從0.0055到0.0065的溫度系數(shù)可以計算功耗同溫度的關(guān)系：