總結前述應急電源中的IGBT器件在并聯的各種影響因素,可以得到IGBT器件并聯的基本原則如下:
(1)選取同一批次中特性一致的NPT型IGBT器件進行并聯;
(2)每個IGBT器件選用同樣的驅動電路,且使用獨立的柵極電阻;
(3)盡可能使驅動電路和驅動雙絞線布局對稱且采用盡可能短的引線;
(4)并聯模塊均勻布置在同一塊散熱器上,以獲得最優化的熱耦合。
結合以上原則,設計了并聯性能良好的驅動電路原理,見圖1,其中RGon和RGoff為驅動末級中共同的柵極前置電阻,圖中的附加驅動電阻RGonx和RGoffx起著阻尼柵極-發射級或柵源回路內的寄生振蕩的作用,且可以中和因不同的轉移特性所引起的負面影響,RGonx和RGoffx取值應在0.5-2歐姆之間。電阻REx的作用是抑制經過輔助發射極的平衡電流。其數值大約為0.5歐姆。采用VCEsat實現過流和短路保護是最有效的保護方法,電阻Rcx用來確定VCE實際平均值,數值大約為47歐姆。
圖1 優化的IGBT器件并聯原理圖
即使模塊選擇、驅動電路和線路布置都已經達到了最優化,但其靜態和動態仍然不可能達到理想的均衡。因此,總的開關電流相對于額定負載電流必須有一個適度的降額。從多種不同應用的實際經驗出發,推薦使用大約15%-20%的降額幅度。