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高压功率器件并联设计及工艺研究

作　者: 王征晨
导　师: 姜岩峰
学　校: 北方工业大学
专　业: 电路与系统
关键词: IGBT 并联电流均流控制电路结温
分类号: TN322.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 31次
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内容摘要

为了增大可以处理的功率范围,IGBT常常并联使用。但是,由于开关之间的互相影响,参数的不同,驱动电路的信号延时不同等等,常常导致并联电流的失衡,然而电流的失衡会导致流过电流大的管子过热,甚至导致该管子的损坏。因此,IGBT常常降额使用,但是这又会增加高压功率器件的数量,增加成本。为了解决上述问题,本文首先研究IGBT的工作原理,动态特性以及静态特性。通过理论分析和软件仿真结果可以看出饱和压降VCE(sat)是主要影响并联IGBT静态电流的因素。器件的饱和压降VCE(sat)不同会导致静态电流失衡。基于电压-电流反馈原理,本文提出了并联电流控制电路,并且对该电路进行了参数优化和仿真验证。通过仿真结果可以看出,控制电路可以很好的控制电流,并且可以使两个不同饱和压降VCE(sat)的IGBT并联均流。其次,由于Spice器件库通常把IGBT只当作开关管,并未考虑到结温对器件参数的影响,尤其是饱和压降VCE(sat)与温度的关系。因此,重点说明讨论了器件的温度特性,讨论了结温对于IGBT并联电流的影响,并且通过软件建立了IGBT模型。利用本文提出的电路控制电流。通过仿真结果可以看出,控制电路可以取得很好的效果。本文提出的方法对于大功率器件的并联应用具有重要的意义。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-11
1. 引言  11-15
  1.1 课题研究背景  11-13
  1.2 课题研究意义  13
  1.3 国内外研究情况  13-14
  1.4 本论文的研究内容  14-15
2 IGBT工作原理和工作特性  15-21
  2.1 IGBT的工作原理  15-17
  2.2 动态特性  17-18
  2.3 静态特性  18-19
    2.3.1 输出特性  18-19
    2.3.2 转移特性  19
  2.4 PT IGBT与NPT IGBT  19-20
  2.5 IGBT的驱动电路  20-21
3 IGBT并联分析  21-33
  3.1 饱和压降对IGBT静态并联电流影响的理论分析  22-25
  3.2 饱和压降对IGBT并联电流影响的仿真分析  25-26
  3.3 NPT IGBT与PT IGBT的饱和压降对并联电流的影响  26-28
  3.4 温度对IGBT并联电流的影响  28-33
    3.4.1 结温对IGBT并联均流影响的理论分析  30-33
4 并联均流结构  33-45
  4.1 并联IGBT使用主义事情  33-34
  4.2 IGBT并联均流结构设计原理框图  34-36
  4.3 IGBT并联均流电路  36-45
5 IGBT的模型  45-58
  5.1 IGBT的关断时刻分析  46-49
  5.2 IGBT电流源建模  49-51
  5.3 IGBT主电路建模  51-54
  5.4 并联IGBT模型  54-55
  5.5 并联IGBT均流控制电路  55-58
结论  58-59
参考文献  59-64
申请学位期间的研究成果及发表的学术论文  64-65
致谢  65

高压功率器件并联设计及工艺研究

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