IGBT开关特性的实例分享

　　图1给出了一个最简单的解释开关特性的实例，它是降压变换器。

　　IGBT器件T1通过双脉冲信号两次开通和关断。换流的变化率di/dt导通过电阻RGon来调节的，VCC是直流母线电压。在电容器、IGBT和二极管之间存在寄生的感应电感Ls1.。.3。在图2中给出了在IGBT（Driver）上的双脉冲控制信号，在IGBT上的电流波形和在二极管上的电流波形。当关断IGBT时。在电感认上的负载电流将切换至二极管。在IGBT下一次开通时。二极管会关断并在这时表现出恢复特性。IGBT在开通后也额外接纳二极管的反向电流。图3给出了软性恢复二极管的工作过程。

　　

　　当IGBT接纳反向电流的峰值时，它的电压还处在直流母线的电压范围内（图3a）。在这时IGBT会产生最大的开通损耗。二极管的反向电流可以被分解成两部分来解释：从开始到反向电流的峰值和从峰值开始以di/dt速度的回落。

　　

　　第二部分是拖尾部分，这时反向电流缓慢下降。此时trr不再具有明显意义。因为此时二极管上还有电压，所以拖尾电流部分产生二极管的主要功耗。一个刚性恢复的二极管没有拖尾，虽然会引起较小的功耗，但它引起的过高的过电压。对于IGBT来说，因为电压在拖尾阶段已经被降到很低，所以对IGBT的功耗影响不大。

　　图3b）中描述了二极管的功耗，其方式同IGBT在图3a）描述一样。在实际应用它要比IGBT产生的功耗要高。从IGBT和二极管整体功耗考虑，保证一个小的反向电流峰值和大部分存储电荷保留到拖尾阶段再释放，是十分重要的。对IGBT更快的开关速度和更小的功耗要求导致了对二极管更大的负担。在实际应用中，当只考虑整体的功耗时，选择较慢的开关速度是很有意义的，当然，它必须符合在给定的条件下性能参数的要求。

　　实际上开关的功耗取决于4个参数：

　　换流变化率di/dt或者IGBT的栅极电阻（图4）；随着电阻的增加功耗趋向减少，在很小的栅极电阻时，感应电感限制了换流变化率du/dt。在一般情况下栅极的电阻在0.5到8.2欧姆之间。

　　截止电压（母线电压VCC；图4b），它是在关断后加在元器件上：它可用下面近似公式描述：

　　

　　正向电流IF（图5a）：正向电流越大功耗就越大。但这种关系不是线性的，可用下面近似公式计算：

　　

　　截止层面温度Tj（图5a）：功耗在低温时是线性增长，但在温度超过125℃后，变得高于正常比例。使用从0.0055到0.0065的温度系数可以计算功耗同温度的关系：