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电压尖峰Vcep的变化直观的给出测试波形渐进看变化过程

发布时间:2022/11/15 13:06:06 访问次数:679

以大功率模块IGBT4 PrimePACK™ FF1000R17IE4为测试对象,在Vce=800V,Ic=500A,Rg=1.7Ω Vge=+/-15V,Ta=25℃条件下ton变化时器件关断特性,红色为集电极Ic,蓝色为IGBT两端电压Vce,绿色为驱动电压Vge。脉冲ton从2us减小到1.3us看这个电压尖峰Vcep的变化,直观的给出测试波形渐进看变化过程,尤其圈中所示。

当ton<=1.3us时,IGBT此时已经处于线性区,没有完全导通,此时开关损耗会很大,关断电流Ic出现突变引起大di/dt,IGBT关断会出现高频振荡。

在当Vce和电流Ic越高时对关断过程影响越大,更容易出现电流突变现象。

门极驱动电压VGE以及BUS电压VCC,结温Tvj对于IGBT短路耐受时间的影响比较温和,以FP50R12N2T7为例,结合归一化曲线,结温Tvj从150℃增加为175℃,短路耐受时间仅从8us降为7us,结温增加了16.7%,短路耐受时间仅下降了12.5%,作为对比,增加同等比例的门极驱动电压VGE以及BUS电压VCC,短路耐受时间则下降了约30%。

在Vce=700V,Ic=900A时ton=1us和20us的对比测试波形。从实际测试看,该模块脉冲宽度在ton=1us已经开始振荡,电压尖峰Vcep比ton=20us要高出80V。因此,建议不要最小脉冲时间不要小于1us。

小电流条件低于1/10*Ic下ton对关断电压过冲影响可以忽略。当电流增加到额定电流450A,甚至2*Ic电流900A,电压过冲随ton宽度变化就非常明显。为了测试极端条件下工况的特性表现,3倍额定电流为1350A,电压尖峰已经超过阻断电压,被芯片嵌在一定电压水平,与ton宽度无关。

IGBT是一个受门极电压控制开关的器件,只有门极电压超过阈值才能开通。工作时常被看成一个高速开关,在实际使用中会产生很高的电压变化dv/dt和电流变化di/dt。

电压变化Dv/dt通过米勒电容CCG电容产生分布电流灌入门极,使门极电压抬升,可能导致原本处于关断状态的IGBT开通。电流变化di/dt可以通过发射极和驱动回路共用的电感产生电压,影响门极。





以大功率模块IGBT4 PrimePACK™ FF1000R17IE4为测试对象,在Vce=800V,Ic=500A,Rg=1.7Ω Vge=+/-15V,Ta=25℃条件下ton变化时器件关断特性,红色为集电极Ic,蓝色为IGBT两端电压Vce,绿色为驱动电压Vge。脉冲ton从2us减小到1.3us看这个电压尖峰Vcep的变化,直观的给出测试波形渐进看变化过程,尤其圈中所示。

当ton<=1.3us时,IGBT此时已经处于线性区,没有完全导通,此时开关损耗会很大,关断电流Ic出现突变引起大di/dt,IGBT关断会出现高频振荡。

在当Vce和电流Ic越高时对关断过程影响越大,更容易出现电流突变现象。

门极驱动电压VGE以及BUS电压VCC,结温Tvj对于IGBT短路耐受时间的影响比较温和,以FP50R12N2T7为例,结合归一化曲线,结温Tvj从150℃增加为175℃,短路耐受时间仅从8us降为7us,结温增加了16.7%,短路耐受时间仅下降了12.5%,作为对比,增加同等比例的门极驱动电压VGE以及BUS电压VCC,短路耐受时间则下降了约30%。

在Vce=700V,Ic=900A时ton=1us和20us的对比测试波形。从实际测试看,该模块脉冲宽度在ton=1us已经开始振荡,电压尖峰Vcep比ton=20us要高出80V。因此,建议不要最小脉冲时间不要小于1us。

小电流条件低于1/10*Ic下ton对关断电压过冲影响可以忽略。当电流增加到额定电流450A,甚至2*Ic电流900A,电压过冲随ton宽度变化就非常明显。为了测试极端条件下工况的特性表现,3倍额定电流为1350A,电压尖峰已经超过阻断电压,被芯片嵌在一定电压水平,与ton宽度无关。

IGBT是一个受门极电压控制开关的器件,只有门极电压超过阈值才能开通。工作时常被看成一个高速开关,在实际使用中会产生很高的电压变化dv/dt和电流变化di/dt。

电压变化Dv/dt通过米勒电容CCG电容产生分布电流灌入门极,使门极电压抬升,可能导致原本处于关断状态的IGBT开通。电流变化di/dt可以通过发射极和驱动回路共用的电感产生电压,影响门极。





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