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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: 8| 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 ...


图 7描述了不同直流链路环路电感情况下,在SiC MOSFET关断期间的对比波形,总结特性描述于下表7中。较高的环路电感设置显示关断期间di/dt 较慢,VDS峰值较高是由于电感产生的电压。结果显示,较高的环路电感会导致较高的关断损耗,因为损耗为 VDS和ID随时间的积分。然而,在大电流驱动情况下,较高的VDS峰值电压可能会超过VDS的电压限制。因此强烈建议增加RG(off)以抑制峰值电压和振荡。此外,应根据杂散电感和关断速度考虑的重要系统设计因素,是遵循反向偏置安全工作区(RBSOA)和与 EMI 法规的兼容性。


图 7.SiC MOSFET关断波形与直流链路环路电感的关系


表 7. 总结:SiC MOSFET关断特性与直流链路环路电感


SiC MOSFET开关特性与带优化电阻RG的直流链路环路电感(LG) 的关系


较高的直流链路环路电感设置,在导通时通过较高的VDS电压降具有较低的 Eon同时,从系统层面考虑,必须增加RG(on)以补偿VSD电压峰值/幅度和电磁干扰水平。此外,更高的VDS过压会导致RBSOA性能变差,因此需要根据 直流链路环路调整RG(off)电感设置。图8描述了带优化RG(on)的直流链路环路电感设置在SiC MOSFET导通期间的对比波形。调整RG(on),直到它具有与初始 23nH 测试设置相似的 VSD 电平,因为VSD峰值和振荡是MHz范围内重要的EMI噪声源。因此,较高的直流链路环路电感设置显示出较高的 Eon 和较慢的 di/dt。


图 8. SiC MOSFET导通波形与带优化电阻RG(on)的直流链路环路电感的关系


表 8. SiC MOSFET导通特性与带优化电阻RG(on)的直流链路环路电感的总结


图 9描述了带优化栅极电阻RG(off)的不同直流链路环路电感在SiC MOSFET关断特性之间的对比波形。保留VDS过冲电平类似于初始23nH设置,较高RG(off)用于较高的环路电感设置。结果显示,较高的直流链路环路电感设置显示出较高的Eoff和较慢的dV/dt。


图 9. SiC MOSFET关断波形与带优化栅极电阻RG(off)的直流链路环路电感的关系


表 9. SiC 关断特性与直流链路环路电感的总结

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