IGBT如何并聯使用

IGBT的并聯使用

并聯使用IGBT組成開關器件可以使整個系統得到更高的額定電流，但是設計并聯系統時必須考慮一些重要問題，如模塊特性、驅動電路以及電路的布局，這些因素影響著并聯支路的電流分配，可能導致并聯的每個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運行時的電流分配，轉移特性和驅動電路以及布局主要影響動態運行時的電流分配。由于電流分配的不均衡，使n個IGBT并聯的額定電流并不等于n倍的單個模塊的額定電流，所以對并聯IGBT模塊必須降額使用。

在設計IGBT并聯系統時，首先要確定合適的并聯模塊數目以獲得足夠的額定電流，同時要保證每個模塊工作時不超出安全工作區。另外需要注意的是，并聯使用IGBT模塊有助于減小通態損耗，但是開關損耗不會減小，甚至可能增大，尤其在開關頻率比較高的時候。

（1）并聯運行靜態均流

靜態情況下，并聯工作的IGBT間的電流分配主要受伏安特性的影響。當多個IGBT并聯時，由于制造工藝的原因，每個IGBT的伏安特性并不完全一樣。兩個IGBT并聯時伏安特性對電流分配的影響如圖所示。從圖可以看出，當兩個伏安特性不同的IGBT并聯工作時，它們通過的電流并不相等。為保證運行時每個模塊都不超過安全工作區，必須對并聯運行的IGBT進行降額使用。若兩個同型號但伏安特性不同的管子并聯使用，其總的額定電流不等于單個管子額定電流的兩倍，這種電流能力下降的系數可稱為電流降額系數。電流降額系數可表示為

式中，IT是并聯模塊能提供的總額定電流；IM是單個模塊的最大額定電流np是并聯模塊的數目。例如，兩個額定電流都為400A的IGBT模塊并聯，一個承受400A電流而另一個為320A，則可得到

另外，如果已經知道了降額系數，則可由下式求出所提供的總的額定電流

（2）并聯運行動態均流

動態情況下，并聯工作的IGBT間的電流分配主要受轉移特性、驅動電路的影響。

1）轉移特性對動態均流的影響：轉移特性不同的IGBT并聯時，開關過程的動態電流分配是不均衡的。圖給出了在相同的VGE驅動下，轉移特性不同的兩個IGBT動態電流不均衡的例子。從圖中可以看出，轉移特性陡峭的管子在開關時刻承受比較大的動態電流，因而也會有比較大的開關損耗，這種差異在關斷的時候更明顯。當開關頻率增大時，這種不平衡趨于緩和。選擇轉移特性接近的IGBT模塊進行并聯有利于動態均流。

2）驅動電路對動態均流的影響：驅動電路對并聯均流的影響也是顯而易見的，如果并聯工作的IGBT驅動電路不同步，則先驅動的IGBT要承擔大得多的動態電流。因此，并聯模塊的驅動一定要做到同步，最好選用驅動能力強的驅動器，用同一驅動信號同時驅動并聯模塊。

另外，驅動電路布局要盡量做到對稱，驅動電路到模塊的柵極、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對稱，引線長短一致，并盡量短，接線應采用截面積較大的銅排或扁條線；各模塊應平行放置，盡量靠近，引線盡量—致，減小回路中寄生電感的不平衡性。

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