IGBT的窄脈沖
出處:維庫電子市場網 發(fā)布于:2023-02-21 17:00:40
IGBT作為一種功率開關,從門級信號到器件開關過程需要一定反應時間,就像生活中開關門太快容易擠壓手一樣,過短的開通脈沖可能會引起過高的電壓尖峰或者高頻震蕩問題。這種現象隨著IGBT被高頻PWM調制信號驅動時,時常會無奈發(fā)生,占空比越小越容易輸出窄脈沖,且IGBT反并聯續(xù)流二極管FWD在硬開關續(xù)流時反向恢復特性也會變快。以1700V/1000A IGBT4 E4來看,規(guī)格書中在結溫Tvj.op=150℃時,開關時間tdon=0.6us,tr=0.12us和tdoff=1.3us, tf=0.59us,窄脈沖寬度不能小于規(guī)格書開關時間之和。
2.窄脈沖現象的原因
從半導體基本原理上看,窄脈沖現象產生的主要原因是由于IGBT 或FWD剛開始開通時,不會立即充滿載流子,當在載流子擴散時關斷IGBT或二極管芯片,與載流子完全充滿后關斷相比,di/dt可能會增加。相應地在換流雜散電感下會產生更高的IGBT關斷過電壓,也可能會引起二極管反向恢復電流突變,進而引起snap-off現象。但該現象與IGBT和FWD芯片技術、器件電壓和電流都緊密相關。
先要從經典的雙脈沖示意圖出發(fā),下圖為IGBT門極驅動電壓、電流和電壓的開關邏輯,從IGBT的驅動邏輯看,可以分為窄脈沖關斷時間toff,實際是對應二極管FWD的正向導通時間ton,其對反向恢復峰值電流、恢復速度都有很大影響,反向恢復峰值功率不能超過FWD SOA的限制;和窄脈沖開通時間ton,這個對IGBT關斷過程影響比較大,主要是IGBT關斷電壓尖峰和電流拖尾振蕩。
3.實際應用中那脈沖寬度限制是多少比較合理呢?
查閱資料一些經驗:
1.脈沖寬度ton對IGBT關斷小電流(大約1/10*Ic)時影響較小,實際可以忽略。
2.IGBT關斷大電流時候對脈沖寬度ton有一定依賴性,ton越小電壓尖峰V越高,且關斷電流拖尾會突變,發(fā)生高頻振蕩。
3.FWD特性隨導通時間變短其反向恢復過程會加速,越短FWD導通時間會引起很大dv/dt和di/dt,尤其小電流條件下。另外,高壓IGBT都給出明確二極管導通時間tonmin=10us。
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