IGBT并聯技術-并聯方法分類

IGBT并聯可以分為“硬并聯”及“橋臂并聯”2大類。

（1）“硬并聯”指的是IGBT的發射極和集電極直接連接在一起，如左下圖所示；

（2）“橋臂并聯”指的是，IGBT橋臂的交流輸出端通過均流電抗（感量有一定數值）連接在一起，如右下圖所示；

橋臂并聯： 橋臂并聯是一種風險比較低的并聯技術；

硬件電路的特征：

（1）兩個橋臂的輸出首先接到一個均流電抗，然后再將電流匯在一起；

（2）并聯的兩個IGBT不能共用IGBT驅動器，必須使用各自獨立的IGBT驅動器；

（3）驅動器的輸入PWM信號必須足夠同步的。



IGBT橋臂并聯拓撲中的換流回路分析： 在IGBT橋臂并聯的電路拓撲中，兩個橋臂有各自獨立的換流回路，這兩個橋臂是不會存在交換電流的情況。 具體地說：

（1）如果在D1續流時開通Q2，則D1發生反向恢復，且反向恢復電流全部流進Q2，不會跑到Q4去，如下圖紅線所示；

（2）如果Q2在導通電流，則關斷Q2時，電流全部被D1所續流，不會跑到D3去。

原因就是在兩個橋臂之間，存在著L1和L2這兩個電抗，這樣兩個橋臂之間的動態阻抗會比較高，換流的動態過程中的高頻電流是不能從一個橋臂跑去另外一個橋臂的，被電抗阻擋住了。



結論：這種并聯方法不存在動態均流的風險。每個橋臂的換流行為獨立進行。

以上命題成立有一個很重要的前提，就是L1和L2的數值必須足夠大，至少足以阻擋橋臂間的換流行為。

IGBT橋臂并聯拓撲中均流電抗的分析：

在IGBT橋臂并聯拓撲中，每個橋臂的輸出阻抗會決定輸出電流有效值的分配情況，在下圖中，均流電抗L1和L2分別歸屬左橋臂和右橋臂，很顯然，橋臂的輸出阻抗的主體是均流電抗的感抗，而IGBT橋臂本身的阻抗與感抗相比可以忽略。

所以，決定兩橋臂的出力水平（或整體均流水平），主要由均流電抗L1和L2的感量決定。感量偏大，則對應橋臂的輸出電流偏小，感量偏小，則對應的橋臂的輸出電流偏大。



結論：橋臂的整體均流情況，是由橋臂的均流電抗的感抗的比例決定的。

這種電路中，電抗的制造工藝比較關鍵，感量的偏差水平將決定橋臂的靜態均流水平。電路均流的風險轉移到了電抗上。

IGBT橋臂并聯拓撲中驅動信號同步性的分析： 在IGBT橋臂并聯拓撲中，要求PWM信號要足夠同步，這里“同步”這個概念需要量化。用很具體的方式來描述信號同步的程度。

在這種應用中，同步性要求比較低，不需要達到nS級，有百nS級即可。

如左下圖所示，兩個光纖發光頭被同一個電流點亮，然后將信號傳遞到INA及INB，我們可以說這兩個信號是“同步”的，但其實發光頭，光纖通路，接收頭理論上都是存在時間差異的，在最差的情況下應該有幾百ns，甚至超過1us的差異。

不過在橋臂并聯應用中，這是完全可以接受的。工程中可以忽略這個差異。



IGBT橋臂并聯拓撲中均流電抗的選取原則： 均流電抗的數值的選取很重要，因為電抗的成本不低，如果感量太大了，成本就會上去，且散熱也是問題。

因此選均流電抗的原則是：在滿足均流性能的前提下，感量盡量低。

（1）均流電抗的感量越大，橋臂間的耦合越弱，越不容易發生環流現象；

（2）橋臂的結構對稱性越好，均流電抗感量要求越低；

（3）兩橋臂的PWM脈沖同步性越好，均流電抗感量要求越低；

（4）驅動電路一致性越好，（例如門極電壓數值），均流電抗感量要求越低；

（5）具體的感量數值的確定比較大程度上需要靠實驗，可能的數值會在幾uH到幾百的uH的水平，根據應用不同而不同。



IGBT橋臂并聯應用的其他實例：

下圖分別是Buck電路和Boost電路的實例，都使用了橋臂并聯的方式。這兩種方式在實際中都比較常見。

不過這兩種應用中電抗的主要目的不是為了均流，是為了輸出電壓的紋波水平，所以感量的選取有其他的約束條件。