杂散电感对SiC和IGBT功率模块开关特性的影响探究

图 2. IGBT导通波形与直流链路环路电感(L_S)的关系

表 2. IGBT导通特性对比直流链路环路电感总结

图 3显示了在IGBT关断期间，不同的直流链路环路电感下的波形比较。总结出的特性如表3所示。环路电感设置越高，在关断期间的 di/dt越慢，但由于杂散电感的影响，V_CE 峰值电压会升高。因此，较高的环路电感会导致较高的关断损耗，因为损耗是 V_CE 和 I_C 随时间变化的积分。然而，在大电流驱动时，较高的VCE峰值电压可能会超过V_CE电压击穿极限。因此，强烈建议增大关断栅极电阻R_G(off)以抑制峰值电压及振荡现象。此外，严格遵循反向偏置安全工作区（RBSOA）是至关重要的系统设计因素，应当根据杂散电感和关断速度来综合考虑。

图 3. IGBT关断波形与直流链路环路电感(LS)的关系

表 3. 总结：IGBT关断特性对比直流链路环路电感

较高的直流链路环路电感，会因为导通期间产生较高的V_CE压降而导致 E_on降低。从系统层面考虑，当直流链路电感较低时，必须增加R_G(on)以达到相似的电磁干扰水平。

在IGBT的关断过程中，直流链路环路电感对V_CE过冲电压的影响尤为显著，因为外部R_G(off)电阻对关断阶段的di/dt影响并不明显。较高的V_CE电压会导致反向偏置安全工作区（RBSOA）性能变差，因此需要根据直流链路环路电感来调整R_G(off)以优化性能。图4展示了在IGBT导通阶段，带优化导通电阻R_G(on)的情况下，在不同直流链路环路电感设置下的对比波形。由于 V_F 峰值和振荡在 MHz 范围内，是主要的 EMI 噪声源之一，因此对 R_G(on)进行调整，使其达到与初始 23 nH 测试设置相似的 V_F 电平。因此，带有优化 R_G(on)的直流链路环路电感采用较高设置，会导致较高的导通损耗E_on和较慢的 di/dt。

图 4.IGBT导通波形与带优化电阻R_G(on)的直流链路环路电感的关系