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杂散电感对SiC和IGBT功率模块开关特性的影响探究

2024-3-8 15:57| 发布者: 闪电| 查看: 5| 评论: 0

摘要: IGBT和碳化硅(SiC)模块的开关特性受到许多外部参数的影响,例如电压、电流、温度、栅极配置和杂散元件。本系列文章将重点讨论直流链路环路电感(DC−Link loop inductance)和栅极环路电感(Gate loop inductance ...
IGBT和碳化硅(SiC)模块的开关特性受到许多外部参数的影响,例如电压、电流、温度、栅极配置和杂散元件。本系列文章将重点讨论直流链路环路电感(DC−Link loop inductance)栅极环路电感(Gate loop inductance)对VE‑Trac IGBT和EliteSiC Power功率模块开关特性的影响,本文为第一部分,将主要讨论直流链路环路电感影响分析。
测试设置

双脉冲测试 (Double Pulse Test ,DPT) 采用不同的设置来分析SiC和IGBT模块的开关特性。如表1所示,对于直流链路环路电感影响分析,可在直流链路电容和模块之间添加母线来进行。对于栅极环路电感影响分析,如表10所示,在栅极驱动板和模块之间添加外部插座或电线。为了研究模块的开关特性,本次测试使用 900V、1.7mQ EliteSiC Power功率模块 (NVXR17S90M2SPC)和 750V Field Stop 4 VE-Trac Direct模块 (NVH950S75L4SPB) 作为待测器件(DUT)。



图 1. 双脉冲测试设置


表1.直流链路环路电感测试设置


IGBT的开关特性与直流链路环路电感(LS)的关系


本节分析不同直流链路电感对IGBT开关特性的影响。针对NVH950S75L4SPB模块,按照如下条件进行双脉冲测试。

  • DUT: 低边FS4 750V 950A IGBT模块 (NVH950S75L4SPB)

  • VDC = 400 V

  • IC = 600 A

  • VGE = +15/−8 V

  • RG(on) = 4.0 Q

  • RG(off) = 12.0 Q

  • Tvj= 25℃


表 1 列出了三种不同直流链路环路电感的配置,分析直流链路环路电感的影响。


图 2显示了在IGBT导通期间,不同的直流链路环路电感设置下的波形比较。总结出特性如表2所示。环路电感设置越高,感应电压 VCE 压降越高,导通 di/dt 越慢。因此,较高的环路电感可降低导通损耗,因为损耗是 VCE 和 IC 随时间变化的积分。


就二极管而言,在反向恢复峰值电流(Irrm)之后,较高的环路电感会影响二极管峰值电压过冲。所以,采用较高的环路电感配置时,由于硬反向恢复特性导致的反向恢复损耗增大。因此,为了增强电磁兼容性(EMI),需要增加导通时的栅极电阻RG(on)

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