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快恢复二极管FRD串并联技术基础

作者:海飞乐技术 时间:2016-11-28 15:59

快恢复二极管并联应用
 电力半导体器件的并联技术有二种:一种是简化的器件直接并联技术,另一种是采用与器件串联电阻器或电抗器的强迫均流并联技术。对快恢复二极管来说,为了简化几个管子的并联采用直接并联技术,由于受到并联支路阻抗的差异和并联器件正向伏安特性的影响,因而会造成稳态与瞬态电流分配的不均匀,为了获得直接并联的较好均流效果,应对影响均流的因素进行分析:
  (a)主电路配置对均流的影响:快恢复二极管进入稳态正向导通后,共正向电压降很低,相应的正向电阻很小。如果并联支路母线的配置不合理,则电阻自感和互感的差异就会造成电流分配的不均匀,如图1所示。由图可见,引出母线的位置对快恢复二极管电流分布的影响较大,因此在配线结构上必须引起注意。
快恢复二极管并联应用电路图
   (b)快恢复二极管的正向伏安特性,即VF对均流的影响
为了得到很好的均流,必须对所有并联快恢复二极管的VFM进行严格筛选,一般直接并联的快恢复二极管的正向峰值压降VFM值之差不大于0.1V。
 
  (c)快恢复二极管并联后总电流ITot的计算方法
ITot=n·In·K——(17)
式中:n—模块并联数   In—一个模块的电流值   K—均流系数,取0.8—0.9
 
 快恢复二极管串联应用
 快恢复二极管的串联要求一个静态电阻Rs来平衡FRED管的不同反向漏电流IRRM和要求一个RC吸收电路来平衡快恢复二极管的不同反向恢复电荷Qrr。图2示出了快恢复二极管串联时的电压均分电路。对这些吸收电路的计算要考虑很多情况,而这些情况因应用不同而不同,只有准对某一应用情况而计算出来的吸收电路才是最佳的。其计算方法可详见“电力电子设备设计和应用手册”第3版、第4章“电力电子设备中的串并联技术”,这里就不再复述。
 
快恢复二极管串联应用电路图
快恢复二极管串联电压均分电路
  但必须指出,对于快恢复二极管,必须严格挑选其正向电压降VF和反向峰值电流IRM(亦即反向恢复电荷Qrr),应很接近,有时经严格测试筛选的快恢复二极管串联时,可以不用吸收电路,而且可以利用DBC陶瓷板把多个快恢复二极管串联后封装在一个外壳内,从而改进了模块的动态参数。图3示出了芯片串联对VF和IRM的影响。同样尺寸的芯片,反向电压VRRM越高,IRM和VF越高,把3个200V芯片串联成600V的模块,其VF增加3倍,而实际600V单芯片的VF约为200V单芯片的2倍(图13a),但最大优点是3个 200V串联成600V的模块,其IRM 200V与单芯片的IRM一样,是实际600V单芯片IRM的一半(见图3b)。
多个快恢复二极管串联成模块的性能优势对比
 
 



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