IGBT模块吸收电容参数设计，IGBT 模块失效机理分析

IGBT模块将是下述内容的主要介绍对象，通过这篇文章，小编希望大家可以对IGBT模块的相关情况以及信息有所认识和了解，详细内容如下。

一、IGBT模块吸收电容参数设计

IGBT模块采用吸收电路时，典型的关断电压波形如下图所示。从图中可以看出，初始浪涌电压△U1之后，随着吸收电容充电，瞬态电压再次上升。第二次上升峰值△U2是吸收电容和母线寄生电感的函数。为确定△U2的数量级，可以用能量守恒定律获得下式：

式中：Lp为母线寄生电感;ic为功率器件的工作电流;C为吸收电容值;△U2为吸收电压峰值。若给△U2设定限值，那么便能按下式进行计算：

下表给出了针对H系列IGBT推荐的吸收电路设计值，使用下表的两个设定条件是：

1)吸收电路处理的最大电流为该模块的额定电流Ic，对短路时发生的过大电流已采用降低栅极发射极电压UGE、钳位UGE等办法加以限制。

2)按C型缓冲电路设计的缓冲电容Cs值，是以△U2=100V计算出来的。根据前面的选择，对于额定电流为300A的主功率开关器件，从表中的推荐值可以得出吸收电容的值应该是0.47uF。考虑到该推荐值为采用RC吸收网络时的选择值，对于吸收电容直接并接在每个功率开关器件两侧的情况，该吸收电容的选择值还可以比这个值小。大功率IGBT电路需要极低电感量的吸收电路，故吸收电容要选择无感电容。

吸收网络中元件的特性是非常重要的。由于电流变化率非常大，吸收电路及其元件内部很小的寄生电感现象几乎可以使网络完全失效。为了减小寄生电感，在设计中应注意以下几点。

①直流母线要尽量地短。

②缓冲吸收电路要尽量贴近IGBT。

③选用无感的突波电容及与IGBT相匹配的快速缓冲二极管。

二、IGBT 模块失效机理

IGBT 模块失效的机理大致可以分作两大类共九个方面。他们分别是：

第一类，由于参数余量不足导致的四个问题。

1. 变压器结电容相对于电压变化率过大，导致的耦合电流干扰问题。这个问题导致的后果是，输出逻辑错误，控制电路被干扰，电路失效等。

2. 驱动电路的工作频率（最小脉宽）相对 IGBT 开关频率（占空比范围）不足，或辅助电源平均输出功率不足，导致的输出不稳定。这个问题导致的后果是，驱动状态发生波动，系统最坏情况出现概率增加。

3. 驱动电路输出电压的上升下降沿速率与 IGBT 开关速率不匹配，或辅助电源峰值功率不足，导致驱动电路达不到满幅值驱动。这个问题导致的后果是，产品批量一致性降低，系统最坏情况出现概率增加。

4. 驱动芯片的额定输出功率密度相对不足，导致的器件老化加速。这个问题导致的后果是，延迟时间增加导致死区时间相对不足。

第二类，与应用技术相关的五个问题。

1. 器件选用方面的问题。包括：储能电容的可靠性问题；电容等效直流电阻问题；光敏器件老化与可靠性问题；光线接口的环境粉尘及接口机械强度等问题。

2. 输出逻辑可靠性方面的问题。包括：存储器逻辑错误的一些建议措施，驱动板安装位置建议。

3. 耦合电流路径方面的问题。包括：各单元安装环境，位置。接地问题，耦合电流引导问题，系统敏感带宽，闩锁，电源完整性问题。

4. 输出电阻取值方面的问题。包括：取值上限的制约因素，取值下限的制约因素，IGBT 温度与取值区间的关系。

5. IGBT 安装方面的问题。包括：由于热或机械应力不均导致的失效，热阻及散热条件均匀性导致的失效。

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