16年11月02日 | 通过:

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延续我的上一篇博文,关于在不同的逆变器设计中采用分立IGBT或IGBT模块,对于设计工程师的一个重要的问题是分立IGBT并联使用时的性能如何。

在某些设计中,并联器件之间的均流可能不那么平衡,一些器件比其它器件携带更多的电流。这将产生额外的功率损耗,从而导致这些零件上的热点。长期在这种条件下运行可以显着降低设备的可靠性,缩短使用时间。在极端情况下,可能会立即损坏一个重载的器件。

有时不平衡的均流是由于未优化的电路设计,特别是分立IGBT及其驱动器的外部电路。有时它也可能来自IGBT本身。批次之间的差异和在同一批次中的差异可以使一个器件的表现不同于它的同伴。例如,一个更小的Vge_th器件将更早导通和更晚关断,因此在开关时将有很大一部分系统电流流过。同样,一个高Vge_th的器件会产生更多的热量,更快提高结温(Tj)。

如果不平衡有外部原因,设计工程师可以改进电路设计。但如果不平衡是来自IGBT本身,能改进的就非常少了。因此,当一个开关使用多个分立IGBT时,为了获得最佳性能,设计工程师了解器件如何被制造和并联使用时的性能至关重要。这就是引入Cloud Map的原因。

安森美半导体作为IGBT供应商,不仅根据客户在设计阶段的需要定义了IGBT,而且实现了从晶圆厂到装配、到最后的测试的很好控制的制造过程。我们致力于卓越,还包括使用Cloud Map以关联所选制造批次的Vce_sat和Vge_th数据。Cloud Map包括确定并联IGBT的性能的两个重要参数,Vge_th和Vce_sat –Vge_th分布越窄, IGBT开关越均一;并联的IGBT的Vce_sat越接近,传导损耗差异越小。这样的Cloud Map可以帮助设计工程师选择最好的器件并联使用,或反之,它可以帮助他们在已经选定IGBT时确定并联运行中的系统误差。在系统设计和IGBT已经选定,只可能轻微修改的情况下,Cloud Map可以帮助设计工程师和供应商决定是否需要分选(binning)和分选标准。此外,通过比较不同时间的Cloud Map,设计工程师可以判断生产过程是否稳定以及分选标准是否需要修订。

这里我们将用Cloud Map开始评估并联分立IGBT的性能 –来自10批次的6,700片FGY120T65SPD_F085 IGBT 的Cloud Map如下所示。在120 A时的ΔVce_sat和120 mA的ΔVge_th分别小于0.15 V和0.5 V。

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为了验证Cloud Map可如何帮助判断器件并联使用时的性能,我们还进行了类似于下面的一个均流试验,一个半桥电路内置其中,一个开关并联多个FGY120T65SPD_F085 IGBT。该电路经仔细设计,以尽量减少外部电路对均流的影响。

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从上述6,700片样品中随机选取五批次FGY120T65SPD_F085 IGBT(每批12片),测试了并联的两个器件的60个组合,在最大输出时测量了流过每个IGBT的电流(每个IGBT电流约120A)。

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测试结果表明均流性能很好–平均电流差约为0.4,最大值为2%左右,小于3A。我们的客户认同和赞赏这么小的电流差异,这帮助他们并联使用FGY120T65SPD_F085 IGBT。

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通过以上讨论,我们可以看到Cloud Map可以在多方面帮助设计工程师,包括对分立IGBT的并联性能的研究。Cloud Map的有效性是均流测试的一个极好的补充。

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