IGBT并联设计参考.pdf

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1、



并联设计参考


























!



英飞凌科技
中国
有限公司赵振波梁知宏















摘要
本文主要分析如何实现并联


静态和动态过程的均流井提出了一些用于减少电流不平衡的相关并联方法,以便于客户并联设计。重点突出一些易实现并联方案的

模块新封装,又提出一些实现并联均流的均衡措施。用相关的试验证实一些分析结论。



关键词并联静态与动态电流均衡措施

























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中图分类号






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一






一




一
引言,。附表为说并联可降低模块热集中使其获得更所造成的影响明哪些因素随着市场对兆瓦级大功率变流器加均匀的温度梯度分布,较低的平均会引起均流的差异。并联设计将集中的需求与日俱增,



并联方案目前散热器温度,这有益于提高热循环

4、周在这些因素上面以优化驱动回路、功。。,、已成为一种趋势这主要源于

并次因此


并联是大功率设计应率换流回路模块布局以及冷却条件、。,联能够提供更高电流密度均匀热分用的最佳解决方案之一等其目的是确保每个并联支路尽可、,。布灵活布局以及较高性价比
这取决然而并联
!之间静态与动能实现对称本文将提供一些并联设于器件及类型。,,
等优势图
所示为经态性能的差异会影响均流使得有效计方面的措施和建议以帮助客户成常会采用的两种,。,。


并联方式即模目标输出电流不得不被降额通常功完成并联。块之间和臂之间通过将小功率

5、
降额系数是根据最差的并联情况进行、
!
大功率
,
静态性能模块
包括分立式
假定但这种假设在实际应用中并不
模块进行并联组合,可获得不同额定合理,且被过高估计,这也会增加客



特性,。,
、、电流的等效模块且实现并联的连接户设计成本从统计角度方面差异在不同额定电压




、。,,方式也很灵活多样以高压变频器性很大的模块并联概率是很小的且


和




条件下英飞凌

。


中广泛采用的
桥拓扑结构功率单元



参数之间偏离可以忽略从均和沟槽场终止芯片的饱和电压,,,为例其并联实现

6、可以用不同电路结流角度方面并联设计好坏对降额起


都随着结温升高而增加呈现,“”、,。构的
!模块如半桥

单个关键性的作用且远大于


自身正温度系数特性图
为


沟槽场“”、“”。,

四单元

和六单元参数差异性所引起的问题因此并终止芯片在巧
栅极电压条件下不同“”。。

这将使客户有很大自由度选联应重点考虑如何通过设计确保均结温时的饱和电压特性这表明并联。,,择性价比高的并联解决方案另外流而不是把重心放在模块参数偏离

的静态均流可动态地自我调节平




!




翻
翩峨番口

7、
。,我保护因此
特性有利于实现。


并联的均流
,

饱和电压


分布图3为在相同的栅极电压和结温条件下不同饱和电压的IGBT输出特性曲线,其可以用一次函数来描述,其等效斜率电阻会对均流有影响。像图3所示,由于IGBTI的等值电阻较小,对应并联支路电流会较大。不过,英飞凌NPT和沟槽场终止芯片饱和电压在整个分布范围内呈现正态特性,这也源于出色的生产过程和晶圆处理能力。因此,从统计角度,很少会出现最差并联情况。为了尽可能减少这种IGBT自身差异性所带的均流问题,建议并联的IGBT应采用相同芯片技术、模块型号和生

8、产。日期如果可能,最好用同一包装内的IGBT模块进行并联。.s23功率换流回路电阻R图4为直流回路母线和交流输出的不对称性并联连接(如虚线所示)。这种差别会引起并联换流回路不同的等值电阻,像图中所示支路2距离直流母线并联连接点或输出点较近,会有较小的等值电阻,进而会流过较大的静态电流。,:而且静态电流lc与几的这种差