一种低寄生电感IGBT半桥模块.pdf

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1、第31卷第4期机电工程Vo1．31No．42014年4月JournalofMechanical&ElectricalEngineeringApr．2014DOI：10．3969／j．issn．1001—4551．2014．04．026一种低寄生电感IGBT半桥模块术谷彤，程士东，郭清，周伟成，盛况(浙江大学电气工程学院，浙江杭州310027)摘要：针对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)半桥模块的寄生电感在实际应用中会引起芯片过电压及较大的关断损耗、电磁干扰等问题，设计了一种采用新型芯片布局方式的模块结构。设计中考虑了半桥模块在电力电子电路中的工

2、作方式与模块内部各元件的工作状态，分析了通路寄生电感的作用机理，将工作在同一换流回路中的各元件放置在一起，减小了模块内部换流通路的长度，从而减小了其带来的寄生电感值。为保证功率模块封装的兼容性，制作了具有相同封装尺寸的传统商用型IGBT半桥模块与采用了新型芯片布局方式的IGBT半桥模块，搭建了电感测试电路对制作完成的两种模块进行公平地测试比较。实验结果表明，在模块和外部电路接口不变的情况下，新型模块的寄生电感比传统型减少了35％。关键词：绝缘栅双极型晶体管；半桥模块；寄生电感；芯片布局中图分类号：TM13；TN323"．6文献标志码：A文章

3、编号：1001—4551(2014)04—0527—05IGBThalf-bridgemodulewithlowparasiticinductanceGUTong，CHENGShi—dong，GUOQing，ZHOUWei—cheng，SHENGKuang(CollegeofElectricalEngineering，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Inordertoreducetheparasiticinductanceofinsulatedgatebipolartrans

4、istor(IGBT)half-bridgemoduleandraisetheefficiencyofthewholepracticalcircuit，amodulestructurewithimprovedchiplayoutwasproposed．Theworkingbehaviorofhalf-bridgemoduleinpowerelectroniccircuitsandtheworkingconditionofeverydeviceweretakenintoaccount．Thosechipsthatareinthesamewor

5、kingcircuitloopwereplacedinclosevicinity．Boththeconventionalandtheproposedmoduleswerefabricatedinthesalnepackagesizeforpackagecompatibility．Inductancetestcircuitwasbuih．Theexperimentalresultsshowthat，theparasiticinductanceoftheproposedmoduledecreasesby35％，comparedwiththeco

6、nventionalonewithoutmodifyingthemoduleelectrodes．Keywords：insulatedgatebipolartransistor(IGBT)；half-bridgemodule；parasiticinductance；chiplayout体开关器件，开通和关断速度快，在快速的关断过程0引言中，开关器件承受的电压和电流迅速变化，通态电流急速下降，会产生较大的电流变化率]。在该关断暂大容量IGBT功率模块是电力电子换流装置中重态过程中，模块内部各种导电路径的寄生电感不可忽要的组成部件，在直流换直流

7、、直流换交流、交流换直略，寄生电感与电流变化率共同作用下会产生电压过流、交流换交流过程中起着核心的作用，广泛应用于冲。电压过冲施加在IGBT芯片上，增加了芯片的电新能源发电、高压直流输电、电动汽车、机电一体化等压应力，增大了对芯片的耐压等级要求。过电压影响领域⋯。对于高压大容量IGBT功率模块，寄生电感是装置EMC性能，增加器件开关损耗，降低换流电路工一项非常重要的性能参数。IGBT是电压控制型半导作效率b。这种现象在高频和大电流场合尤为明显。收稿日期：2013—12—03基金项目：国家高技术研究发展计划(“863”计划)资助项目(2012

8、AA053601)；国家自然科学基金资助项目(61106071)作者简介：谷彤(1988一)，女，山东菏泽人，主要从事电力电子功率模块的电磁性能、电力电子器件的封装结构方面的研究