图1臂或模块并联然而，并联igbt之间静态与动态性能的差异会影响均流，使得有效目标输出电流不得不被降额。通常，降额系数是根据最差的并联情况进行假定，但这种假设在实际应用中并不合理，且被过高估计，这也会增加客户设计成本。从统计角度方面，差异性很大的模块并联概率是很小的，且igbt参数之间偏离可以忽略。从均流角度方面，并联设计好坏对降额起关键性的作用，且远大于igbt自身参数差异性所引起的问题。因此，并联应重点考虑如何通过设计确保均流，而不是把重心放在模块参数偏离所造成的影响。附表为说明哪些因素会引起均流的差异。并联设计将集中在这些因素上面以优化驱动回路、功率换流回路、模块布局以及冷却条件等,其目的是确保每个并联支路尽可能实现对称。本文将提供一些并联设计方面的措施和建议，以帮助客户成功完成并联。2静态性能2.1ptc特性在不同额定电压(600v、1200v、1700v和3300v)条件下，英飞凌npt和沟槽场终止igbt芯片的饱和电压vcesat都随着结温升高而增加，呈现正温度系数特性。图2为300a沟槽场终止芯片在15v栅极电压条件下不同结温时的饱和电压特性。这表明并联igbt的静态均流可动态地自我调节平衡。如果较高电流通过一个并联支路或不均匀冷却导致运行结温偏高，其vcesat就会相应升高，并将电流转移至其它饱和电压较低的支路，以实现自我保护。因此，ptc特性有利于实现igbt并联的均流。图2tvj为25℃和125℃时的vcesat2.2饱和电压vcesat分布图3为在相同的栅极电压和结温条件下不同饱和电压的igbt输出特性曲线，其可以用一次函数来描述，其等效斜率电阻会对均流有影响。像图3所示，由于igbt1的等值电阻较小，对应并联支路电流会较大。不过，英飞凌npt和沟槽场终止芯片饱和电压在整个分布范围内呈现正态特性，这也源于出色的生产过程和晶圆处理能力。因此，从统计角度，很少会出现最差并联情况。为了尽可能减少这种igbt自身差异性所带的均流问题，建议并联的igbt应采用相同芯片技术、模块型号和生产日期。如果可能，最好用同一包装内的igbt模块进行并联。图3输出特性2.3功率换流回路电阻rs图4为直流回路母线和交流输出的不对称性并联连接(如虚线所示)。这种差别会引起并联换流回路不同的等值电阻，像图中所示支路2距离直流母线并联连接点或输出点较近，会有较小的等值电阻，进而会流过较大的静态电流。而且，静态电流ic1与ic2的这种差异远大于饱和电压分布不同所引起的差异。因此，直流回路以及输出回路母线布局、电解电容和igbt模块的布局需要经过优化，使每个并联支路尽量对称和一致。有时，尽管并联igbt的母线为同一根铜排，具有相同的电势，然而与母线连接点的不同也将会导致电流不平衡。图4非对称并联与不平衡电流3动态性能3.1栅极电阻(1)阈值电压vgeth并联igbt驱动所用分开栅极电阻相比公用连接方式而言，可以改善动态过程均流。这也可以降低由于阈值电压vgeth之间偏差引起的动态不平衡。图5为测试所用的示意图，额外串联的二极管用于有意增加并联igbt之间的vgeth差异。测试在相同的、对称的并联功率回路和驱动器条件下进行，图6为测试的对比波形，其中①为栅极电压，③和②为并联支路的电流。试验结果进一步证明了分开栅极电阻在并联驱动设计中的重要性。此外，对于并联igbt而言，栅极电阻rg和栅极与发射极之间电容cge(如果需要)的容差应当尽可能低。图5测量示意图图6波形对比(2)杂散电感lδ建议把栅极电阻分成2/3部分作为rg，1/3部分作为re。辅助re能够降低由于功率换流回路杂散电感不对称引起的动态电流不平衡。图7为由辅助re形成的一个负反馈机制开通过程，其中一个igbt开关速度快，另一个则相对较慢，近而在杂散电感上会产生ve1和ve2电压，二者压差生成一个用红色标出的环路电流i。这个电流会在辅助re上产生电压使开通较慢的igbt栅极电压升高，加速开通过程。相反，开通较快的igbt降低栅极电压，减缓开通速度。图8为在不对称功率回路、相同驱动回路的测试条件下，有re和没有re时开通过程动态均流的对比结果。因此，对栅极电阻进行分开设计有助于不对称回路的动态均流。图7带辅助re的栅极驱动器原理图8波形对比3.2驱动回路(1)设计方案栅极驱动回路设计对于并联应用实现动态均流起到至关重要的作用。如图9所示为通常较多采用简单的、性价比高的单个驱动器方案，容易实现较好的动态均流。有时直接在每个并联的模块上安装具有峰值电流放大功能的有源适配器板，这样尽可能地靠近igbt的辅助端子，达到降低驱动回路寄生电感以及完美对称性的目的。这种方案降低了驱动回路之间的传输延时差，容易使并联igbt之间的栅极电压同步，实现最佳的动