前言

随着IGBT在电气领域的广泛应用，并联的形式使产品具有更高的功率密度、均匀的基板热分布、灵活的布局及较高的性价比等优势。但是，静态和动态均流问题的存在，限制了IGBT通流能力的利用率，确保各并联支路IGBT静态和动态电流的均衡是IGBT并联应用的关键。那么，怎么验证和发挥并联优势，检测均流效果就显得尤为重要了，以及有哪些因素会影响并联均流呢？下面我们来逐一进行说明。

1.概述

此次介绍的两并联均流的测试案例，使用Firstack动态测试设备ME300D及数字智能驱动2FSS0435。

ME300D的测试范围电压20-2000V,电流5-8000A，短路电流12000A(max)，寄生电感＜10nH，具备高准确度，高效率，高智能化特点；2FSS0435适用于1700V及以下IGBT，峰值门极输出电流35A。

借助以上双脉冲测试平台可以检验并联IGBT模块的均流效果以及驱动电路的的相关参数。

图1 Firstack动态测试设备ME300D

图2 Firstack数字智能驱动2FSS0435

2.IGBT并联均流测试重点关注的几个方面

2.1 影响静态均流的因素

①并联IGBT的直流母线侧连接点的电阻分量，因此需要尽量对称

②IGBT芯片的V_CE（sat）和二极管芯片的V_F的差异，因此尽量采取同一批次的产品

③IGBT模块所处的温度差异，设计机械结构及风道时需要考虑

④栅极电压V_GE的差异

2.2影响动态均流的因素

①IGBT模块的开通门槛电压V_GEth的差异，V_GEth越高，IGBT开通时刻越晚，不同模块会有差异

②每个并联的IGBT模块的直流母线杂散电感L的差异；

③门极电压V_GE的差异

④门极回路中的杂散电感量的差异

2.3 IGBT芯片温度对均流的影响

①由于IGBT的V_CE（sat）的正温度系数特性，使温度高的芯片的V_CE（sat）更高，会分得较少的电流，因此形成了一个负反馈，使静态均流趋于收敛

②在测试动态均流时，使用双脉冲测试方法，温度变高后，动态均流的性能也会变好

2.4 IGBT芯片所处的磁场对均流的影响

在结构设计时，需要注意交流排出线的走线形式，以免发生磁场的干涉现象。IGBT模块有强磁场，可能会产生“挤出”或“吸引”的效应，则模块的均流会受到影响。

3.IGBT功率器件的并联均流测试方法

3.1 两并联模组示意图

图3 两并联模组测试环境

3.2 本次搭建的并联均流测试环境涉及的几个部分

①在模块的直流侧换流母线连接点，需要尽量对称

②在模块的交流出线排设计尽量做到回路小而对称，并考虑磁场带来的影响

③本次使用的IGBT模块是同一批次（避免 V_th , C_res , V_CE(sat) 等参数影响模组的均流特性）

3.3 模组信息

表1 模组信息

3.4 实验仪器及设置

表2 实验仪器及设置

3.5 测试条件

表3 测试条件

3.6 均流特性研究

①实验波形

图4 并联均流整体波形

V_DC=100V,I_C=100A,Tvj=25℃ 均流特性IGBT波形

②实验数据

图5 第一个脉冲静态关断波形

_VDC=100V,I_C=100A,T_vj=25℃ 第一个脉冲静态关断不均流度=2.34%

图6 第一个脉冲动态关断波形

V_DC=100V,I_C=100A,T_vj=25℃ 第一个脉冲动态关断不均流度=5.78%

图7 第二个脉冲动态开通波形

V_DC=100V,I_C=100A,T_vj=25℃ 第二个脉冲动态开通不均流度=2.90%

3.7 小结

①不均流度测算公式：

第一个脉冲关断动态不均流度：第一个脉冲关断时刻电流最大差值/电流最大值之和

第一个脉冲关断静态不均流度：第一个脉冲关断动态不均流度时刻往前1µs时刻电流最大差值/电流最大值之和

第二个脉冲开通动态不均流度：第二个脉冲开通时刻电流最大值最大差值/ 电流最大值之和

② 在应用ME300D进行器并联均流参数测试时，配套软件DPowerTest可以进行自动测试，计算不均流度，大大提高测试效率。

4. 结语

IGBT并联支路电路均流的影响因素有很多，飞仕得自开发的双脉冲测试设备ME300D可以精确检测并联不均流度，助力IGBT并联均流设计，充分发挥IGBT并联应用优势。

我们会持续分享关于IGBT/SiC MOSFET的应用测试技巧，请大家持续关注我们，并给予您的宝贵意见！