Проблема разделения напряжения
Для повышения обратного напряжения силовых электронных ключей, IGBT и MOSFET могут быть подключены последовательно.
При последовательном включении силовых модулей, транзисторы и необходимые обратные диоды также последовательны. Так как последовательное включение быстрых диодов уже изложено в п. 1.3.5.1, далее будут рассматриваться только сложности включения IGBT/MOSFET.
Максимальное использование ключа в последовательном соединении может быть получено в случае идеальной статической (напр. в закрытом состоянии) и динамической (напр. в момент коммутации) симметрии одиночных ключей. Поэтому, оптимальные условия симметрии играют главную роль для последовательного соединения на практике.
На симметрию в основном влияют следующие факторы:
| Фактор |
Влияет на |
| Статическую симметрию |
Динамическую симметрию |
IGBT/MOSFET параметры |
|
|
| iCES = f(vCE, vGE, Tj) или RDSS = f(vDS, vGS, Tj) |
x |
|
| vGE(th) или vGS(th) |
|
x |
| td(on), td(off), tr, tf (вместе с параметрами драйвера) |
|
x |
Цепь драйвера |
|
|
| Выходной импеданс драйвера (включая последовательные сопротивления затвора) |
|
x |
| Общая индуктивность (внутри модуля + снаружи модуля) |
|
x |
| Индуктивность цепи драйвера, через которую проходит ток коллектора/стока |
|
x |
| Время прохождения сигнала в драйвере |
|
x |
Причины статической асимметрии
В выключенном состоянии IGBT/MOSFET условия симметрии определены характеристикой запирания транзисторов, подключенных последовательно. Чем больше ток запирания транзистора или, в свою очередь, меньше сопротивление в закрытом состоянии, тем меньше напряжение на транзисторе, если он включен последовательно. Температурный коэффициент тока в закрытом состоянии для IGBT/MOSFET положительный, т.е. ток будет расти линейно с ростом температуры.
Причины динамической асимметрии
Все вышеупомянутые факторы, обусловливающие динамическую асимметрию, в результате приведут к отклонению времен переключения последовательных транзисторов. Транзистор, который выключится первым, и который включится последним, будет подвергаться большему напряжению и, следовательно, с большими потерями при коммутации. Превышение максимально допустимого напряжения транзистора должно предотвращаться способами, изложенными ниже.
|
