Влияние параметров драйвера на режим коммутации
Как было упомянуто, важные параметры управления силовых MOSFET или IGBT зависят от значений VGG+, VGG- и RG. Следующая таблица дает некоторые пояснения (<: возрастание, >: снижение, -: без изменений):
| Значение / характеристика |
VGG+ < |
|VGG-| < |
RG < |
См.п. |
| RDS(on), VCE(sat) |
> |
- |
- |
3.5.2 |
| ton |
> |
< |
< |
3.5.2 |
| Eon |
> |
- |
< |
3.5.2 |
| toff |
< |
> |
< |
3.5.2 |
| Eoff |
- |
> |
< |
3.5.2 |
| Импульс тока включения * |
< |
- |
> |
3.5.2 |
| Импульс тока включения * |
- |
< |
> |
3.5.2 |
| Чувствительность dv/dt (MOSFET) |
< |
< |
> |
3.5.1 |
| (IGBT) |
< |
> |
< |
3.5.1 |
| Активно ограниченные ID, IC |
< |
- |
< |
3.6.2 |
| Выносливость при к.з. в нагрузке |
> |
- |
< |
3.6.2 |
* при жесткой коммутации на активно-индуктивную нагрузку
Прямая характеристика (RDS(on), VCE(sat))
Зависимости прямых характеристик силовых MOSFET и IGBT от параметров управления можно найти по их выходным характеристикам (см.п. 1.2.2). На рис.3.36 это поясняется на примерах SEMITRANS-MOSFET и IGBT, взятых из справочных данных.
Рис.3.36 Прямые характеристики в зависимости от напряжения управления (напряжения затвора)
a) силовой MOSFET модуль SKM 111
b) IGBT модуль SKM 100GB123D
В справочных данных на SEMITRANS, SEMITOP и MiniSKiiP рекомендуемые максимальные значения и характеристики, упомянутые в п. 3.5.1, приводятся с VGG+ = 10 В для силовых MOSFET и VGG+ = 15 В для IGBT модулей, что является приемлемым компромиссом при обычном использовании между рассеиваемой мощностью, импульсным током включения и параметрами короткого замыкания.
Время коммутации, потери при коммутации (ton Eon toff Eoff )
Управляющие напряжения и сопротивления затвора влияют на разные части времени включения ton = td(on) + tr, выключения toff = td(off) + tr, и продолжительность «хвоста» tt IGBT по разному:
Так как величина емкости затвора составляет абсолютные значения при VGG+ и VGG- до коммутации, время перезаряда будет возрастать (время задержки включения td(on), время задержки выключения td(off)) при данном сопротивлении затвора RG если ток перезаряда или (VGG+ + |VGG-|) возрастают.
С другой стороны, на время коммутации tr и tt и, следовательно, рассеиваемую энергию Еon и Еoff могут влиять только напряжения управления коммутацией VGG+ или VGG-, так как они определяют ток через сопротивление затвора RG.
Справочные данные на SEMITRANS-IGBT включают графики зависимостей времени коммутации и рассеиваемой энергии от RG, измеренные для максимальных значений токов IC @ 80°С при жесткой коммутации на активно-индуктивную нагрузку (рис.3.37).
 
Рис. 3.37. Время коммутации IGBT (a) и потери при коммутации (b) SKM100GB123D от сопротивления затвора RG при Tj = 125°C, VCE = 600 B, IC = 75 A, VGE = ±15 B и при жесткой коммутации на активно-индуктивную нагрузку
Параметры переключения обратного диода и импульс тока включения транзистора
На рассеиваемую энергию при включении IGBT, показанную на рис.3.37b, уже влияет запирание встроенного обратного диода на импульс тока включения и рассеиваемую мощность включения, см.п. 1.3.3.3 и 2.3.3
 
Рис. 3.38. Восстанавливаемый заряд Qrr CAL-диода SKM100GB123D (а) и импульс тока обратного восстановления IRRM (b) от скорости коммутации diF/dt тока диода
Скорость нарастания tr тока истока или коллектора (iD, iC) будет снижаться с повышением тока затвора (большее VGG+ или меньше RG). Из-за этого в свою очередь будет увеличиваться скорость коммутации тока diF/dt в обратном диоде, которую определяет восстанавливаемый заряд Qrr и импульс тока обратного восстановления IRRM. Эти характеристики CAL-диодов SEMITRANS-IGBT модулей приведены в справочных данных (рис.3.38 и 3.39).
Возрастание Qrr и IRRM приведет к большей рассеиваемой мощности при выключении во внутреннем обратном диоде. Так как при большем diF/dt увеличиться Qrr и IRRM и, так как IRRM суммируется с током нагрузки вместе с током коллектора или стока, импульс тока включения и рассеиваемая энергия при включении транзистора возрастут вместе с его скоростью включения (рис.3.37).
Рис. 3.39. Рассеиваемая энергия ЕoffD при выключении CAL-диода в SEMITRANS-IGBT модуле SKM100GB123D от RG
Импульс напряжения при выключении
Если возросло VGG- или уменьшилось RG, ток выключения затвора управляемого транзистора будет расти. Как показано на рис.3.37а, время спадания tf тока стока или коллектора будет увеличиваться, т.е. diD/dt или -diС/dt будут расти. Напряжение Du = -LQ · di/dt вызванное во время di/dt на паразитной коммутационной индуктивности LQ будет линейно возрастать с возрастанием времени выключения.
| 
