IGBT并聯技術驅動配置的優化策略與實踐

IGBT驅動器在并聯的場合有2種配置方法（LS1，LS2為雜散參數）： “一拖多”，即一個驅動器驅動2個或多個“硬并聯”的IGBT，如左下圖所示；

“一拖一”，即一個驅動器只驅動1個IGBT，IGBT再通過銅排直接相連，這叫“驅動器直接并聯”，如右下圖所示：

下面將首先介紹“一拖多”，也就是IGBT硬并聯的情況，這種情況比較常見。

IGBT硬并聯的特點分析

優點：

IGBT模塊之間并聯在一起，不需要均流電抗，比較緊湊和經濟

缺點：

對直流母排對稱性要求很高； 比較容易產生發射極環流； 功率電路與門極回路產生耦合。

IGBT硬并聯時的技術風險點如下：

（1）發射極環流問題；

（2）門極回路與功率回路產生耦合（門極共模環流問題）；

（3）直流母排雜散電感不對稱產生的問題；

（4）交流排雜散電感數值過大所產生的問題；

（5）IGBT開通門檻電壓VGEth，開通延遲的差異所產生的問題；

（6）門極回路雜散電感不對稱所產生的問題；

（7）IGBT模塊并聯數增多的風險。

IGBT驅動器直接并聯：

如下圖所示，兩個模塊通過銅排直接連接在一起，這里沒有把交流側雜散電感表示出來。這是一種介于IGBT硬并聯與IGBT橋臂并聯的方法

它的特點是：

1. 每個IGBT有獨立的驅動器； 2. IGBT的連接形式接近于硬并聯，兩橋臂交流輸出端通過銅排直接相連； 3. 可能存在發射極環流，但不同的IGBT門極回路間不存在耦合，IGBT的開關行為很獨立； 4. 對IGBT個體的一致性要求降低； 5. 對直流母排雜散電感對稱性要求降低； 6. 對Vge信號的同步性要求非常高； 7. 對Vge驅動電源電壓一致性要求非常高；

IGBT驅動器直接并聯的優點：

1. IGBT驅動器直接并聯使得橋臂的操作完全獨立，不同的門極回路間不存在耦合，即便有發射極環流存在，也不會疊加擾動到Vge電壓上，Vge的波形比較純粹，不會受到驅動器信號以外的其他擾動； 2. 不介意交流輸出端的雜散電感(Ls1,Ls2)，且歡迎這些雜散電感，甚至是一定數值的均流電抗，因為Ls1，Ls2起的作用就是削弱或阻斷橋臂間電流耦合，只需有百nH級別的感量，橋臂間流動的高頻電流就會被極大地削弱； 3. 弱化了系統中各種輕微差異因素帶來的問題，例如，直流母排雜散電感的對稱性差異，VGEth的差異，tdon，tdoff的差異等。這些差異都很容易被忽略掉； 4. 并聯設計風險大大降低；

IGBT驅動器直接并聯的關鍵點： 1. 驅動器直接并聯對IGBT進行硬并聯，則交流輸出雜散電感Ls1，Ls2數值會很小，這就要求驅動器的同步性要很高，即從驅動器接收到PWM信號到執行該信號之間的時間差必須足夠小，且關鍵是誤差要很窄，穩定性要高； 2. 兩個并聯的驅動器的電源電壓要非常一致；

CONCEPT驅動器直接并聯技術：
CONCEPT率先提出了驅動器直接并聯技術。

1. SCALE-2芯片組使用磁隔離時，PWM信號傳輸延時為80ns±4ns，這樣的精確延遲可以確保驅動器直接并聯技術得以實現； 2. 副方芯片自身的穩壓功能使驅動電壓一致性得到保證；? 使用了直接并聯技術的1SP0635，及1SP0335如下圖：

CONCEPT的實現方法：

1.SCALE-2芯片組可以實現，原方PWM信號至Vge的精確延時；

2.副邊15V開通電壓與-10V關斷電壓完全相同；

IGBT均流的測試方法： 靜態均流測試時，使用柔性電流探頭，測橋臂輸出電流，測量其電流有效值，考核兩橋臂一致程度。柔性電流探頭在測量I1和I2時，可能會見到下圖的情況。上面的尖刺就是流過L1，L2的換流電流。要想辦法消除。

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審核編輯：黃飛

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