叠层母排低电感相关设计

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1、文档密级：外部公开叠层母排设计能力指导———电感部分作者：唐英才文档密级：外部公开寄生电感对开关器件的影响及应对方法直流回路的寄生电感和分布电感通常被称为寄生电感(StrayInductance)，它是由与电流回路相交链的磁链引起的。功率半导体开关器件IGBT通常工作在高频开关状态。当IGBT关断时，回路产生的尖峰电压瞬间加载于IGBT的集电极（C）和发射极（E）之间，形成的电压尖峰（△U）会超过IGBT的额定电压，导致IGBT击穿。图1IGBT关断时的Uce和Ic曲线序号抑制方法备注应用1.从根源上大幅降低直流母线的寄生电感值（约80%）；使用叠层母排12.更加紧凑、简洁、容易维护和安装；

2、常见（减低母线电感）3.相对传统铜排会增加一定的成本。1.需要设计者设计时在IGBT端口预留更多空间；2增加功率吸收电路常见2.增加成本,治标不治本。1.软开关驱动器和功率吸收电路都需要专门设计，这将增加变流器的制造成本；极少见3软开关技术2.由于IGBT往往工作在高频状态下，di/dt本身很大，降（大功率领域）低电流变化率往往面临实际操作的困难。2文档密级：外部公开寄生电感测试手段实际测量仿真测试基于业内公认的基于SildWorks3D建模和脉冲测试方法和寄AnsoftQ3D仿真软件生电感测试平台。图2寄生电感测试原理图1图4仿真视图图3电感测试设备3文档密级：外部公开寄生电感测试原理（1

3、）测试原理：选取整流设备任意一相IGBT下桥为检测对象，用高压隔离探头测取Uce(测取下桥Uce)，用高频电流探头测取Ic，原理图见下图1，用高频隔离探头测得尖峰电压△U，用高频电流探头测取电流的波形计算di/dt,通过下式1计算母线电感值：dtLstray△U×（1）di图5寄生电感测试原理图2序号测试设备/器件型号1IGBT英飞凌FF600R17ME42示波器泰克DPO2024B3高频电流探头泰克TCP01504差分电压探头泰克P5210A表1测试设备/器件列表图6实测波形图4文档密级：外部公开寄生电感相关测试（1）为了探究是否叠层和铜牌厚度对母排电感值的影响，我们使用相同款式的叠层母

4、排（板厚1.5mm，宽度460mm，长度216mm）,分作做了压合前后以及改变层间距离的电感测试，测试结果如下：实验结果：由左图7可知，叠层母排电感值28.03nH(平均值，下同），比传统铜排的电感132.70nH降低80%。原因分析：叠层母排使电路的正负母排磁链互相抵消，大大的减低了回路的电感值。图7叠层母排与传统铜排电感对比图实验结果：由左图8可知，叠层母排的电感值与铜排厚度呈正相关，从1~2.5mm每增加1mm，电感值增加约30%。原因分析：增间距离增加时正负极母排产生的磁链相互低调的部分减少，以致其电感值增加。图8母排电感值与铜排厚度的关系图5文档密级：外部公开寄生电感相关测试（2）

5、为了探究是否压合和层间距离对母排电感值的影响，我们使用相同款式的叠层母排（板厚1.5mm，宽度460mm，长度216mm）,分作做了压合前后以及改变层间距离的电感测试，测试结果如下：实验结果：由左图59可知，经过压合后的母排电感值28.03nH(平均值，下同），比未压合的母排电感值32.57nH降低16.2%。原因分析：未压合的母排安装时铜排会产生形变，导致实际的层间距离大于设定值，实测0.5mm层间距离的母排部分区域层间距离近1~1.5mm。图9压合前后叠层母排电感对比图实验结果：由左图610可知，叠层母排的可知，叠层母排的电感值与电感值与层间距离呈正相关，从0.5~3.5mm每增加0.5

6、mm1mm，电感，电感值增加约值增加约10%10%。。原因分析：增间距离增加时正负极母排产生的：层间距离增加时正负极母排产生的磁链相互低调的部分减少，以致其电感值增加。磁链相互抵消的部分减少，以致其电感值增加。6图10母排电感值与层间距离的关系图文档密级：外部公开仿真结果与实测结果对比表2测试母排实测值与仿真值对比列表序号结果类型层间距离0.5mm层间距离1.5mm28.03nH(压合）1实测结果37.57nH（不压合）32.57nH（不压合）2仿真结果28.73nH30.26nH图11P665母排仿真界面及结果（37.96nH)7文档密级：外部公开仿真结果（不同连接方式对母排电感值的影响）

7、11.8nH10.8nH100%90%仿真参数设定电压：1200VDC设定电流：200A9.9nH层间距离：0.5mm铜板尺寸：160mm*95mm*1.5mm电流端子尺寸：15mm*10mm80%电容槽口尺寸：20mm*20mm注：此处电感增减趋势会因电流方向改变而发生改变。图12不同结构/流向对母排电感值的影响8文档密级：外部公开仿真结果（不同连接结构对母排电感值的影响）理想母排电容槽口增加6.8nH3.