IGBT发射极电感对开通延迟时间的影响.pdf

嘉兴斯达半导体有限公司 STARPOWER SEMICONDUCTOR LTD. 2011—09—22 IGBT 发射极电感对开通延迟时间的影响 撰写：F.A.E.Team 审阅：Norman Day 简介： IGBT 在开通过程中有一个开通延迟时间（turn on delay ），在理想模型 下该时间的长短主要由门极电阻和 IGBT 的输入电容决定。但是实际功率模 块中不管是键合铝线还是端子引出部分都有一定的接线距离，因此回路中寄 生电感是必然存在的。引入发射极电感的模型和理想的不含发射极电感的模 型会有一定的差距，但大多数文献都仅止与定性的分析，本文对发射极电感 在开通延迟时间的影响做进一步量化的讨论。 引言： 在物理意义上所谓的开通延迟时间是指门极在加上开通信号之后，直到 门极电压Vg=VTH （开启电压）为止的这一段时间，但在一般文献或规格中 所定义的开通延时是门极—发射极间电压上升至 10 ％时开始至集电极电流 上升到 10 ％为止的时间，如图1 中的td(on)所示。为了简化计算的复杂度， 在此文中讨论的开通延时过程是指物理意义上的定义。 图 1 图2 为 IGBT 开通过程理想模型，图 3 为 IGBT 开通过程中考虑发射极 寄生电感的电路模型。 1 Application Note AN8001 V0.0 嘉兴斯达半导体有限公司 STARPOWER SEMICONDUCTOR LTD. 本文在计算开通延迟时间时做了以下几点假设： 图2 图3 1. 忽略 IGBT 的集电极寄生电感，只考虑发射极寄生电感。在开通延迟 这段时间内，功率回路内没有电流流过，因此集电极寄生电感对开通延迟时 间并无影响。此假设完全成立。 2.驱动电压 VG 在 IGBT 开通过程中从 0V 瞬间跳变为 15V。此假设需求 驱动电源要有极低的输出阻抗。 3.忽略 Cgc，只考虑Cge 的影响。在 IGBT 开通前输入电容两端跨了高 压，输入电容 Ciss=Cge+Cgc，此时Cge 比 Cgc 大 1 到 2 个数量级即 Cge<<Cgc。此假设合理成立。 4.忽略驱动端的寄生电感。需要注意此假设成立的条件较困难。 理论计算： 按照理想模型，如图 2 所示，基于上述的假设，在没有发射极（emitter ） 电感时导出 15V 的驱动电压对 Cge 的充电常数。 t − τ Vge(t) Vg −Vge τ RgCies RgCge 令Vge(t) V ，可得到导通延迟时间如下式： TH Vg Vg td τln RgCge ln Vg −V