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英飞凌EconoPACK IGBT模块并联应用
EconoPACKTM+的并联
1. EconoPACKTM+ 的设计
2. IGBT3 与EmCon HE二极管的并联
3. EconoPACKTM+的并联方法
4. 并联电路中动态和静态电流的分配
5. IGBT的控制
6. 由输出电感实现的对称性
7. 由扼流圈环形电路实现的对称性
1. EconoPACKTM+ 的设计
EconoPACKTM+是为了适应不同应用场合的灵活应用而开发设计的，包括应用于“SixPACK”结构和多模块并联。当EconoPACKTM+模块用作“SixPACK”使用时， EconoPACKTM+半桥部分外部并联的电路就作为“SixPACK”的内部并联电路。为了充分利用并联结构，应当遵守一些应用规则。
2. IGBT3与EmCon HE二极管的并联
EconoPACKTM+模块配有专有的IGBT3 和EmCon HE或EmCon3二极管。 这两种半导体器件均是Infineon公司与eupec公司合作开发和生产的。并联的好处是由NPT场截止技术带来的。
这一点使得IGBT在整个工作范围内都有正温度系数，如同二极管在大于等于额定电流时有正温度系数。明显的好处是VCEsat , VF和VGeth值离散性很小。所有的这些特点使其有着出色的并联开关特性。
3. EconoPACKTM+并联方法
在一个双并联结构中，3乘2的半桥电路并联连接。这一并联方式是通过外部相线连接实现的。
图 2 : 双并联结构
在一个三重的并联结构中，每个EconoPACKTM+均连接成半桥形式。同样的，此时也是通过外部相线连接成并联方式，不过这里需要更加留意三个半桥电路的对称性。
图 3: 三重并联结构
多于三个半桥电路的并联也是可以的。不过，我们建议使用堆叠并联或者使用eupec IHM模块。
4. 并联电路中动态和静态电流的分配
并联的IGBT模块中，电流分配的对称性与一些因素有关。我们需要对静态和动态电流的分配分别分析。
静态电流分配可以用导通的IGBT和导通电流时的以下参数定义：
a) 每个半桥模块并联点上的电阻大小差别；
b) 并联芯片的VCE sat 和 VF 的离散性；
c) 并联半桥电路之间的温度差别。
图4: 并联连接的EconoPACKTM+模块的电流分配
续a) 模块里的连接线和铜引线（在DCB上）电阻几乎一样，因为这三个系统的EconoPACKTM+ 结构是对称的。内部的电阻值在数据手册中定义为RCC`/EE。母线排在物理结构上也是对称的。否则，如果不对称，会导致不同的铜引线电阻。
除了保证对称性结构外，还需要特别注意功率端子不要受腐蚀或者污损。
续 b) VCE sat 和 VF 值受产品一致性的影响。对于NPT场截止技术而言，产品差异很小，因此在并联设计时只要留很小的电流裕量就可以了。由于上面提到的正温度系数，连接时没必要对芯片的饱和电压进行选择。
续c) VCEsat 值与 VF 值与温度有关。散热介质温度的显著差异会导致电流的不均流。均匀地冷却可以解决这一问题。
开通和关断期间的动态电流分配可以定义为：
A) IGBT芯片驱动电压VGEth 的离散性。
B) 每个半桥模块直流母线上的杂散电感的差异
C) 换流时磁场分布的差异
D) 并联的半桥模块的温度差异
图 5: 并联的EconoPACKTM+的动态电流分配
续 A) VGEth 值受产品差异的影响，对于NPT场截止技术而言，产品差异也很小，所以它并不是引起开关电流不均流的主要因素。
续 B) 对IGBT和二极管开关时电流均流影响较多的是外部直流母线排的杂散电感Lδ。不同的杂散电感会引起IGBT不同的开关行为。如果直流母线排设计配置合理，那么开关时的均流特性将得到改善。
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续 C) 通电流的导体会有产生一个闭合环绕的磁场，磁场强度为H。在几个半桥电路的并联结构中，在每个载流的通电导体上会产生以载流通电导体为轴心线的相同方向环绕闭合的磁场。图6.
图 6: 并联EconoPACKTM+的磁场分布
由于邻近并联模块的耦合程度不同，并联电路间在换流时会产生不同大小的磁场。如图7. 这样会导致并联的半桥电路的开关速度不同。对这一影响的一个补偿办法是，调整外部杂散电感或相线上的电感。详见B部分。
图7: 并联的EconoPACKTM+的换流过程
图8: 三相并联EconoPACKTM+半桥电路。没有调整匹配时的电流分配。
图 9: 三相并联EconoPACKTM+半桥电路。调整匹配驱动电阻时的电流分配
图10: 三相并联EconoPACKTM+半桥电路。调整匹配直流母线杂散电感时的电流分配
图7: 并联的EconoPACKTM+的换流过程
图8: 三相并联EconoPACKTM+半桥电路。没有调整匹配时的电流分配。
图 9: 三相并联EconoPACKTM+半桥电路。调整匹配驱动电阻时的电流分配
图10: 三相并联EconoPACKTM+半桥电路。调整匹配直流母线杂散电感时的电流分配
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