IGBT的并聯(lián)使用

并聯(lián)使用IGBT組成開關(guān)器件可以使整個(gè)系統(tǒng)得到更高的額定電流，但是設(shè)計(jì)并聯(lián)系統(tǒng)時(shí)必須考慮一些重要問題，如模塊特性、驅(qū)動(dòng)電路以及電路的布局，這些因素影響著并聯(lián)支路的電流分配，可能導(dǎo)致并聯(lián)的每個(gè)IGBT電流分配不均衡。其中，模塊特性中的伏安特性主要影響靜態(tài)運(yùn)行時(shí)的電流分配，轉(zhuǎn)移特性和驅(qū)動(dòng)電路以及布局主要影響動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)的電流分配。由于電流分配的不均衡，使n個(gè)IGBT并聯(lián)的額定電流并不等于n倍的單個(gè)模塊的額定電流，所以對(duì)并聯(lián)IGBT模塊必須降額使用。

在設(shè)計(jì)IGBT并聯(lián)系統(tǒng)時(shí)，首先要確定合適的并聯(lián)模塊數(shù)目以獲得足夠的額定電流，同時(shí)要保證每個(gè)模塊工作時(shí)不超出安全工作區(qū)。另外需要注意的是，并聯(lián)使用IGBT模塊有助于減小通態(tài)損耗，但是開關(guān)損耗不會(huì)減小，甚至可能增大，尤其在開關(guān)頻率比較高的時(shí)候。

（1）并聯(lián)運(yùn)行靜態(tài)均流

靜態(tài)情況下，并聯(lián)工作的IGBT間的電流分配主要受伏安特性的影響。當(dāng)多個(gè)IGBT并聯(lián)時(shí)，由于制造工藝的原因，每個(gè)IGBT的伏安特性并不完全一樣。兩個(gè)IGBT并聯(lián)時(shí)伏安特性對(duì)電流分配的影響如圖所示。從圖可以看出，當(dāng)兩個(gè)伏安特性不同的IGBT并聯(lián)工作時(shí)，它們通過的電流并不相等。為保證運(yùn)行時(shí)每個(gè)模塊都不超過安全工作區(qū)，必須對(duì)并聯(lián)運(yùn)行的IGBT進(jìn)行降額使用。若兩個(gè)同型號(hào)但伏安特性不同的管子并聯(lián)使用，其總的額定電流不等于單個(gè)管子額定電流的兩倍，這種電流能力下降的系數(shù)可稱為電流降額系數(shù)。電流降額系數(shù)可表示為

式中，IT是并聯(lián)模塊能提供的總額定電流；IM是單個(gè)模塊的最大額定電流np是并聯(lián)模塊的數(shù)目。例如，兩個(gè)額定電流都為400A的IGBT模塊并聯(lián)，一個(gè)承受400A電流而另一個(gè)為320A，則可得到

另外，如果已經(jīng)知道了降額系數(shù)，則可由下式求出所提供的總的額定電流

（2）并聯(lián)運(yùn)行動(dòng)態(tài)均流

動(dòng)態(tài)情況下，并聯(lián)工作的IGBT間的電流分配主要受轉(zhuǎn)移特性、驅(qū)動(dòng)電路的影響。

1）轉(zhuǎn)移特性對(duì)動(dòng)態(tài)均流的影響：轉(zhuǎn)移特性不同的IGBT并聯(lián)時(shí)，開關(guān)過程的動(dòng)態(tài)電流分配是不均衡的。圖給出了在相同的VGE驅(qū)動(dòng)下，轉(zhuǎn)移特性不同的兩個(gè)IGBT動(dòng)態(tài)電流不均衡的例子。從圖中可以看出，轉(zhuǎn)移特性陡峭的管子在開關(guān)時(shí)刻承受比較大的動(dòng)態(tài)電流，因而也會(huì)有比較大的開關(guān)損耗，這種差異在關(guān)斷的時(shí)候更明顯。當(dāng)開關(guān)頻率增大時(shí)，這種不平衡趨于緩和。選擇轉(zhuǎn)移特性接近的IGBT模塊進(jìn)行并聯(lián)有利于動(dòng)態(tài)均流。

2）驅(qū)動(dòng)電路對(duì)動(dòng)態(tài)均流的影響：驅(qū)動(dòng)電路對(duì)并聯(lián)均流的影響也是顯而易見的，如果并聯(lián)工作的IGBT驅(qū)動(dòng)電路不同步，則先驅(qū)動(dòng)的IGBT要承擔(dān)大得多的動(dòng)態(tài)電流。因此，并聯(lián)模塊的驅(qū)動(dòng)一定要做到同步，最好選用驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)器，用同一驅(qū)動(dòng)信號(hào)同時(shí)驅(qū)動(dòng)并聯(lián)模塊。

另外，驅(qū)動(dòng)電路布局要盡量做到對(duì)稱，驅(qū)動(dòng)電路到模塊的柵極、射極引線要盡量短，使回路的等效阻抗一致；主電路中的元器件布局和引線位置應(yīng)對(duì)稱，引線長短一致，并盡量短，接線應(yīng)采用截面積較大的銅排或扁條線；各模塊應(yīng)平行放置，盡量靠近，引線盡量—致，減小回路中寄生電感的不平衡性。

編輯：黃飛