杂散电感对高效IGBT逆变器设计的影响

　　小电感和大电感设置的电流波形在时间戳b的位置交叉。在第一开关阶段直到交叉点b，采用大电感设置升高的过压会使损耗增至36.3mJ，而小电感设置的损耗为30.8mJ。不过，在b点之后，大电感设置会产生较短的电流拖尾，这样该阶段的损耗会比小电感设置的损耗低1.8mJ。这一结果主要受电流拖尾降低的影响，即更快速地达到10%的值。

　　随着杂散电感的增大，IGBT的开通损耗会降低，二极管损耗则会增大(如图4所示)。图4显示了在小电感和大电感条件下二极管恢复特性的对比。

　　图4：二极管恢复特性：上图显示的是针对两个电感的损耗/时间曲线(实线：L=23nH、虚线：L=100nH)，下图显示的是电压和电流曲线。

　　显而易见，IGBT降低的di/dt几乎对二极管换流开始阶段的损耗没有任何影响，因为二极管电压依然维持在零左右。在反向恢复峰值电流之后，更大杂散电感引起的二极管电压升高决定并导致了额外的损耗。小电感和大电感设置的二极管拖尾电流中可再次看到交叉点c。更高的过压使得c点之前的损耗从10.1mJ增至19.6mJ。与IGBT的情况一样，增加的动态过压会导致c点之后的拖尾电流降低，大电感设置的损耗平衡将优化4.4mJ。总之，第一开关阶段起主导作用，二极管损耗随着电感的增加从24.6mJ提高至29.7mJ，增幅为20%。

　　表2：对英飞凌IGBT的折衷：在相同杂散电感和软度条件下的关断损耗。

　　实验结果的总动态损耗

　　尽管在开通过程中，di/dt与寄生电感的结合可降低IGBT的电压，但在关断过程中，它将增大IGBT的电压过冲。将开通与关断过程进行左右对比，不难看出，在较大寄生电感时开通损耗的降度远高于关断损耗的增幅。

　　如果考虑到最新沟槽栅场截止IGBT的关断di/dt本质上受器件动态性能的制约，约为导通di/dt的一半，就可轻松理解这一趋势。

　　在图5中，对IGBT开通损耗、关断损耗以及二极管换流损耗与三款IGBT的寄生直流母线杂散电感进行了对比。

　　图5：开关损耗作为杂散电感Ls的函数，电感的增大将降低IGBT的开通损耗(左图);IGBT的关断损耗(右图)和续流二极管关断损耗会随着电感的增大而升高。