IGBT关断时间参数详解
ton、td(on)、tr、toff、td(off)、tf、(di/dt)on属于IGBT的开关时间参数,直观地表征了IGBT在理想状况下的开关速度。其中,ton=td(on)+tr,toff=td(off)+tf,因此我们只要搞清楚td(on)、tr、td(off)、tr就可以了,技术手册一般给出的也正是这4个参数。
(di/dt)on则是表征IGBT抗电流冲击能力的参数。IGBT不能开得太快,否则会造成集电极电流变化得太快而导致IGBT损坏。
1.给定技术条件
td(on)、tr、td(off)、tr是在给定技术条件下的开关时间参数,这些给定技术参数包括Tc或者Tj、Ic(集电极测试电流)、VGE输入的栅极测试信号的峰值)、RG(外部栅极电阻)、V cc(测试电源电压)。
技术手册一般会根据不同的Tc或者Tj给出两挡开关时间参数,低端一般是Tc= 25℃或者Tj =25℃;高端则根据不同制造商、不同型号而有所不同,一般有125℃、150℃、175℃等;
VCC一般是0.5V CES或者0.8V CES; RG因型号而不同,也可以作为一般电路设计时选取RG的依据。
Ic=Ic100或者Ic125。
VGE =15V或者土15V(含义是一样的,前者指正脉冲的峰值)。
td(on)、tr、td(off)、tr是根据上述技术条件搭建测试电路测得的V GE、VCE、IC波形来定义的,如图1所示。对于模块,除了td(off)的定义不同以外,其他开关参数的定义与单管相同。
2.开关参数的定义
·ton:Turn-On time,开通时间。
·td(on):Turn-On delay time,开通延时。
·tr:Rise time,上升时间。
·toff:Turn-Off time,关断时间。
·td(off):Turn-Off delay time,关断延时。
·tf:Fall time,下降时间。
·(di/dt)on:Turn-On current slope,开通电流(波形)斜率,单位为A/μs。
tr、tf和td(on)、td(off)在数值上的差别并不太大,但 tr、tf是集电极电流变化范围比较大的时间段,因此对IGBT的性能影响比较大,用它们来衡量IGBT的开关速度也更实用。
要限制(di/dt)on,一般通过调整栅极电阻RG 来实现。
开关时间受Ic的影响比较小,受IG的影响比较明显,而IG又明显受到栅极电阻RG的影响,因此 RG对开关时间是有明显影响的。RG增大,除了会使tf略有减小以外,将使其他开关参数变长,总的影响是使开关时间变长,影响趋势如图2所示。因此,要限制开关时间,可适当增大RG;但是,过度增加RG,会使IGBT的适用功率频率降低,.还会增加栅极驱动功率的消耗。总体上看,RG 一般不超过100Ω,电流规格越大的IGBT,RG的取值越小。