【導讀】影響IGBT和SiC MOSFET在係統中的動態特性有兩個非常重要的參數：寄ji生sheng電dian感gan和he寄ji生sheng電dian容rong。而er本ben文wen主zhu要yao介jie紹shao功gong率lv回hui路lu中zhong寄ji生sheng電dian感gan的de定ding義yi和he測ce試shi方fang法fa，包bao括kuo直zhi流liu母mu線xian電dian容rong的de寄ji生sheng電dian感gan，直zhi流liu母mu排pai寄ji生sheng電dian感gan以yi及ji模mo塊kuai本ben身shen的de寄ji生sheng電dian感gan。

影響IGBT和SiC MOSFET在係統中的動態特性有兩個非常重要的參數：寄ji生sheng電dian感gan和he寄ji生sheng電dian容rong。而er本ben文wen主zhu要yao介jie紹shao功gong率lv回hui路lu中zhong寄ji生sheng電dian感gan的de定ding義yi和he測ce試shi方fang法fa，包bao括kuo直zhi流liu母mu線xian電dian容rong的de寄ji生sheng電dian感gan

，直zhi流liu母mu排pai寄ji生sheng電dian感gan以yi及ji模mo塊kuai本ben身shen的de寄ji生sheng電dian感gan。

功率電路寄生電感在哪裏？

圖1給出了半橋電路中不同位置寄生電感示意圖，主要包括三類：連接母排及功率回路中的寄生電感
，IGBT模塊內部寄生電感
，直流母線電容寄生電感，分別如下圖中a、b、c所示。

圖1 半橋電路中三類寄生電感位置示意圖

1. 連接母排以及功率回路中的寄生電感

連接母排以及功率回路中的寄生電感，如圖1中a位(wei)置(zhi)所(suo)示(shi)。對(dui)於(yu)功(gong)率(lv)模(mo)塊(kuai)中(zhong)常(chang)見(jian)的(de)連(lian)接(jie)母(mu)排(pai)主(zhu)要(yao)包(bao)括(kuo)並(bing)行(xing)母(mu)排(pai)和(he)疊(die)層(ceng)母(mu)排(pai)。寄(ji)生(sheng)電(dian)感(gan)取(qu)決(jue)於(yu)母(mu)排(pai)的(de)寬(kuan)度(du)與(yu)間(jian)距(ju)之(zhi)比(bi)
，並(bing)行(xing)母(mu)排(pai)每(mei)米(mi)的(de)寄(ji)生(sheng)電(dian)感(gan)可(ke)高(gao)達(da)550nH，而疊層母排可以實現非常低的寄生電感，所以在大電流的IGBT
、碳化矽功率回路設計更推薦使用疊層母排。一個200mm長的疊層母排，假設寬度為100mm，它的絕緣層厚度可以做到0.5毫米，這時寄生電感可以做到個位數量級。

2. IGBT模塊本身也存在寄生電感

IGBT模塊本身也存在寄生電感，主要包括內部鍵合線
、 DCB和覆銅層以及其接線端子之間回路包圍的麵積，如圖1中b位置所示。IGBT模塊本身的寄生電感對不同的拓撲定義不同，其數值與封裝也有關係
，往往在數據表中會給出，如下表1所示，是一個62mm半橋模塊的寄生電感
，約為20nH。

表1 62mm 半橋模塊的寄生電感

當IGBT關斷時，變化的電流di/dt會在回路寄生電感上產生電壓
，這個感應電壓會疊加在母線電壓上，使得IGBT CE之間出現一個電壓尖峰。因為有模塊內部寄生電感的存在，IGBT芯片實際承受的電壓大於在模塊主端子上測得的電壓，因此部分模塊在定義RBSOA曲線時，會分別給出芯片級和模塊級的曲線
，模塊級的RBSOA曲線會低於芯片級曲線，如圖2所示。更多詳細信息可參考《IGBT安全工作區知多少》。

圖2 IGBT的RBSOA曲線

3. 直流母線電容以及相應引腳處的寄生電感

直流母線電容以及相應引腳處的寄生電感，如圖1中c位置所示。圖3給出大功率電力電子線路用的直流母線電容的數據表
，寄生電感在15-40nH 之間。

圖3 大功率直流母線電容數據表

電感的測試原理

下麵來分析寄生電感測量方法的基本原理：變化的電流流經電感會產生電壓降，di/dt和電感上產生的電壓降滿足公式：

我們上麵列舉的三類電感，均可以測量不同端子兩端的電壓和電流計算。在IGBT應用中，我們重視整體功率回路電感對IGBT CE極間電壓的影響，因此測試時會把電壓探頭的表筆，夾在IGBT模塊CE端子之間。這裏以測試IGBT 62mm模塊為例
，展示具體操作細節如下：

將待測62mm IGBT模塊串聯接入雙脈衝半橋測試回路中，同時保持上管常關，下管給定雙脈衝驅動信號
，將電壓差分探頭連接在圖4(a)中b1和b2兩點之間，使用電流探頭測試流經下管的Ic電流
，實測模塊以及探頭放置位置如圖4(b)所示，同時圖5也給出了Infineon 62mm模塊的雙脈衝測試結果。

圖4 62mm IGBT模塊內部寄生電感測試方法

圖5 62mm IGBT模塊的開通和關斷測試波形

在開通瞬態和關斷瞬態，雜散電感上都會產生電壓降，那麼究竟是選擇開通還是關斷過程來計算雜感值呢？對於關斷過程中產生的Vce電壓尖峰主要包含雜散電感上的電壓和二極管的正向恢複電壓，如圖5(a)所示，且IGBT的關斷dic/dt不太受門極控製，且電壓尖峰持續時間比較短
，測量精度相對不高。而對於IGBT的開通暫態下這些情況均不會存在，故實際情況下通常選擇開通暫態來進行測量寄生電感，如圖5(b)所示，其中集電極電流的上升產生了電流變化率diF/dt，同時由於換流通路中的雜散電感兩端電壓方向與開關管Vce兩端電壓方向相反，導致集-射極電壓波形出現電壓降ΔVce。

以圖5(b)為例，其中，

由於實際IGBT模塊是包括有輔助端子和無輔助端子兩種
，測試中包含的雜散電感也不太相同，在輔助端子測試出的寄生電感包括圖6中的a+b+c部分；在主端子測試出的寄生電感包括圖6中的a+c部分，不包含IGBT模塊內部的雜散電感。

圖6 IGBT模塊寄生電感示意圖

本文介紹了雜散電感的定義及測量方法。寄生電感的存在會IGBT增加關斷損耗和關斷電壓尖峰，引起震蕩等諸多問題，所以實際應用中還需要盡可能地減小回路雜散電感。

本文轉載自：英飛淩工業半導體

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