内置快速恢复二极管(FRD)的IGBT

什么是IGBT?

本文的关键要点

・针对将IGBT和FRD配套使用的逆变器或电机驱动等应用,有内置FRD的IGBT可用。
・内置FRD需要具有高速trr特性以减少损耗,同时,低振铃和低噪声的软恢复特性对于EMC设计而言是非常重要的。

IGBT的产品阵容中包括内置快速恢复二极管(以下简称“FRD”)的产品类型。

内置快速恢复二极管(FRD)的IGBT

在使用IGBT的逆变器和电机驱动应用中,二极管也会被用作开关期间产生的反向电流的路径。这种二极管称为“续流二极管”,通常使用“FRD”。针对将IGBT和FRD配套使用的应用,有内置FRD的IGBT可用。

内置FRD的IGBT,其技术规格书中会标明内置FRD,通常,如下图所示,其引脚配置图中会显示FRD是内置的。另外,除了IGBT的规格之外,技术规格书中还会提供内置FRD的规格。

IGBT1-4_f4

由于不需要外接FRD,因此内置FRD的优点包括可减少元器件数量和安装面积,并提高可靠性。

内置于IGBT中的FRD的反向恢复特性和振铃

在逆变器和电机驱动应用中,续流二极管需要具备的重要特性之一是高速,即反向恢复时间trr短。正如“在电机应用中区分使用功率器件”中所述,开关时的开通损耗受反向恢复电流的影响很大,因此需要使用具有高速trr特性的FRD来降低损耗。也就是说,内置于IGBT中的FRD也需要具备高速trr特性。

另一个关键要点是内置FRD的振铃。对于FRD而言,trr速度快意味着反向恢复电流急剧收敛,所以会发生振铃(噪声),而这从EMC的角度看就成了问题。因此,要求FRD的反向恢复特性需要具有trr短且可柔和地收敛的特点。有这种考虑的产品称为“软恢复型”。

作为示例,下面给出了内置软恢复型FRD的RGS系列RGT系列IGBT与内置普通FRD的IGBT之间的FRD反向恢复特性比较图。

IGBT1-4_f5

RGS系列和RGT系列的内置FRD,即使在di/dt=1000A/μs的高速开关条件下,尽管反向恢复电流的收敛速度很快也可以实现软恢复,即使在Tj=125℃的高温条件下,也没有发生振铃。而普通产品的情况下,可以看出发生了严重的振铃。

虽然内置FRD的IGBT用起来非常方便,但还是需要仔细确认其内置FRD的反向恢复特性,这是非常关键的要点,因为在处理高电压和大电流的系统中发生的振铃和浪涌很大,会对EMC造成较大影响。

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