IGBT模块参数VCE(sat)、VCE(ON)说明
V CE(sat)与VCE(ON)的含义是一样的,本文采纳VCE(sat)。
V CE(sat)也会出现在某些品牌的IGBT技术手册标题中,它是表征IGBT导通功耗的主要参数,对开关功耗也有一定的影响。
V CE(sat)中的sat表示饱和(Saturation),其全称是C-E饱和压降Collector-Emitter saturation voltage,具体含义是“给定集电极电流和栅极-发射极电压条件下,集电极-发射极间的电压”(Collector-Emitter voltage at a specified collector current and Gate-Emitter voltage),即供电电源在 IGBT上的电压降。本文以饱和压降作为其简称。
和V CE(sat)关系紧密的相关参数有Ic和Tj技术手册中给出的都是典型值,且给出V CE(sat)的同时会给出相应的测试条件。虽然因为Ic和Tj的变化V CE(sat)的变化只有几V,但是对于数百A乃至更大电流的应用,这也是很重要的:对于100A的应用来说,1V的变化相当于自身功耗变化100W!
PT-IGBT的V CE(sat)与Tj是负温度系数,因此曲线是稍稍下行的;NPT-IGBT的V CE(sat)则是正温度系数,因此曲线是稍稍上扬的,如图1所示。
作为直流低俗开关时,在确定IGBT处于饱和导通的情况下,用万用表即可测量C-E间的电压,即饱和压降。但是,IGBT实际应用都处于高速开关状态,测量其饱和压降一般需要使用示波器,并且需要一个简单的辅助电路,如图2所示。
之所以要采用虚线框中的辅助电路,是因为IGBT处于开关状态下的电压幅度变化比较大。当IGBT处于饱和开通状态时,其C-E间的电压就是其饱和压降,一般在5V以下。而当IGBT处于关断状态时,其C-E间的电压大约等于工作电源的电压,为数百V乃至几千kV。这样一来,在示波器上很难看到饱和压降波形,即使是数字存储示波器,也会受限于灵敏度,也很难从存储波形上进行后期分析。
增加虚线框中的电路以后,就可以将IGBT断开时的C-E波形进行有效限幅,从而可以用比较低的幅度档位从容观察IGBT饱和导通时的波形。其中,R是限流电阻,电压等级应高于工作电源电压,功率为5W左右,阻值为10k左右;ZD是稳压二极管,用作限幅,因为IGBT的饱和压降一般都小于5V,所以ZD的稳压值选择7~10V即可;D为隔离二极管,用来阻断ZD的反向恢复电流。