栅极环路电感对IGBT和EliteSiC Power功率模块开关特性的影响简析

  st ，DPT) 选用不相同的设置来剖析SiC和IGBT模块的开关特性。如表1所示，关于直流链路环路电感影响剖析，可在直流链路

  栅极环路电感会对开关特性形成影响。针对NVH950S75L4SPB模块，在满意以下条件的状况下进行了双脉冲测验。

  表10显现了三种不同的栅极环路电感与开关特性之间的测验装备。在栅极驱动器和模块之间添加了外部插座或延长线，以模拟在栅极环路上添加的电感。

  图10显现了在IGBT导通阶段，不同栅极环路测验装备下的波形比照，总结的特性如表11中所述。较长的栅极环路测验设置显现出较低的Eon值以及更快的di/dt。栅极环路电感主要由栅极环路长度引起。在开端导通时，栅极环路电感能够减缓升流（rising current）速度。

  当栅极电压到达米勒渠道时，环路电感充任电流源（current source），该电流源经过向栅极供给更多电流来加速di/dt的改变。相较于直流链路环路，栅极环路长度对导通特性的影响较小。一起，更高的栅极环路电感会添加栅极电压的过冲，这可能会因 RG 而失掉可控性。

  图11展现了在IGBT关断期间，不同栅极环路电感设置下的波形比照。总结出的特性如表12所述。关断特性比较于导通特性遭到的影响较小。在关断初期，由栅极回路电感引起的下冲电压略有不同，但并不会对关断特性形成实质性影响。当栅极电压到达米勒渠道阶段时，dV/dt和di/dt会因下冲电压而略有改变，但在极短的时刻内会被栅极灌电流敏捷康复。

  图11展现了在IGBT关断期间，不同栅极环路电感设置下的波形比照。总结出的特性如表12所述。关断特性比较于导通特性遭到的影响较小。在关断初期，由栅极回路电感引起的下冲电压略有不同，但并不会对关断特性形成实质性影响。当栅极电压到达米勒渠道阶段时，dV/dt和di/dt会因下冲电压而略有改变，但在短时刻之内会被栅极灌电流敏捷康复。

  本末节剖析了不同栅极环路电感(LG)对SiC MOSFET 开关特性的影响。在与表 10 相同的测验条件下，对 NVXR17S90M2SPC 模块进行了双脉冲测验，测验条件如下。

  图 12 显现了 SiC MOSFET 导通期间，栅极环路测验不同设置下的波形比较，表 13 对其特性进行了总结。与 IGBT 的状况相同，较长的栅极环路测验条件下，较快的 di/dt 导致较低的 Eon 和较高的 VSD_peak峰值电压。

  图13展现了在SiC MOSFET关断期间，不同栅极环路电感设置下的波形比照。总结出的特性如表14中所述。在测验时，若运用较高的栅极环路电感，即便VDS过冲电压增大，也会反应出较快的di/dt及较低的Eoff。关断后，可作为电磁搅扰(EMI)噪声源的ID振动起伏取决于栅极环路的长度。

  在本应用笔记中剖析了电感对IGBT和SiC MOSFET模块开关特性的影响。较高的直流链路环路电感设置会在Eoff和Err较高时导致较低的Eon。此外，成果显现，在23nH和37nH测验设置之间的总开关损耗距离小于2mJ。这可能会让人误认为杂散电感对开关损耗影响不大。

  但是，为契合RBSOA和EMC的要求，调整外部栅极电阻（RG）或其他体系参数很有必要，虽然这样做会献身 di/dt 的可控性而且添加开关损耗。图14和图15展现了在优化外部RG前后，直流链路环路电感条件下IGBT和SiC的开关损耗状况。在优化外部RG之前，选用较高的直流链路环路电感设置，总开关损耗类似，但在针对体系功能优化外部RG之后，当直流链路环路电感从23nH变为37nH时，IGBT和SiC事例中的总损耗别离添加了20%和92%。

  较高的栅极环路电感设置在米勒渠道效应后，经过电感效应带来稍快的导通瞬态。从开关损耗的视点来看，其影响比直流链路环路电感要小一些。因为不期望呈现栅极过冲现象，较高的栅极环路电感会导致栅极控制能力下降。从短路状况去看，这种电感会拉高栅极电压，因而，经过添加栅极电压能够缩短短路耐受时刻。此外，较长的栅极环路能够充任天线，电磁噪声抗搅扰能力差，而且可能对其他电路发生搅扰。

  总归，最小化直流链路和栅极环路电感关于IGBT/SiC的开关应用是必要的，在满意可控性和电磁兼容性的一起取得更低的开关损耗。