新型IGBT軟開關(guān)在應(yīng)用中的損耗分析

作者：時(shí)間：2012-06-01 來源：網(wǎng)絡(luò)

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圖6 ：在硬開關(guān)條件下，175℃結(jié)溫以及室溫下IHW20N120R2(IN=20A，Vces=1,200V)和IHW30N120R2(IN=30A)的下降時(shí)間切線

圖7 ：在硬開關(guān)條件下，175℃結(jié)溫以及室溫下RC2-IGBT的Eoff曲線

圖6顯示如果柵極電阻低于30(，下降時(shí)間再度上升。這對(duì)于實(shí)現(xiàn)良好的EMI行為非常重要。所有市場上相關(guān)應(yīng)用設(shè)計(jì)目前使用的柵極電阻都在10~20Ω之間。這個(gè)柵極電阻選用區(qū)域也是最低開關(guān)損耗區(qū)(見圖7)。它具有最低的開關(guān)損耗和合適的EMI表現(xiàn)。

圖8 ：室溫和不同電流條件下IHW20N120R2的飽和壓降與Vf的關(guān)系

圖7和圖8顯示了最新一代RC2-IGBT(IHW20N120R2)的超低飽和壓降Vce(sat)和正向電壓Vf。圖8顯示了1,000片該器件在室溫和不同電流條件下的最低和最高飽和壓降的曲線圖，圖9顯示了它們?cè)诓煌瑴囟群?0A額定電流條件下的飽和壓降曲線圖。

圖9 ：20A標(biāo)稱電流和不同溫度下IHW20N120R2的飽和壓降與Vf的關(guān)系

電壓諧振電路里的RC-IGBT

圖10顯示了用于軟開關(guān)應(yīng)用的典型電壓諧振電路。

圖10 ：用于軟開關(guān)應(yīng)用的電壓諧振電路圖

對(duì)于190V~240V交流輸入電壓而言，RC-IGBT具有低飽和壓降和正向電壓：

1. 對(duì)于1.8kW的應(yīng)用：IHW15N120R2(Vce=1,200V, Ic=15A@Tc=100℃)；

2. 對(duì)于2.0kW的應(yīng)用：IHW20N120R2(Vce=1,200V, Ic=20A@Tc=100℃)；

3. 對(duì)于2.2kW的應(yīng)用：IHW25N120R2(Vce=1,200V, Ic=25A@Tc=100℃)；

4. 對(duì)于2.4kW的應(yīng)用：IHW30N120R2(Vce=1,200V, Ic=30A@Tc=100℃)。

為了測量IGBT的集電極電流Ice，應(yīng)在發(fā)射極和地之間使用超低阻值的取樣電阻器。圖11為Vce和Ic的波形(搪瓷燒鍋負(fù)載)。工作頻率為29.1kHz，LC電路在諧振范圍之外(電磁爐的溫度模式為50℃)。

圖11： 1.8kW電磁爐應(yīng)用(IHW20N120R2)的電壓諧振電路波形

本文小結(jié)

針對(duì)軟開關(guān)應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化的RC-IGBT技術(shù)可大幅度降低飽和壓降造成的損耗。最大結(jié)溫提升到175℃進(jìn)一步增強(qiáng)了芯片的電流能力。關(guān)斷開關(guān)損耗以及發(fā)射極關(guān)斷電流幾乎沒有變化。