RG設定影響HS3 IGBT切換效能

　　前文顯示HS3 IGBT在高頻率應用上大幅超越IGBT3及IGBT4，接下來要測量的是HS3 IGBT在操作條件下的效能。在一般的太陽能變頻器操作條件下，HS3 IGBT大部分將以低于額定晶片電流的集極電流運作;此外，直流連結電壓可能會隨廣泛的電壓范圍變化。因此，以下將分析HS3 IGBT在150~450V的直流連結電壓范圍，以及集極電流達到額定晶片電流下的切換損耗。

　　測量時，閘極驅動電路使用RG=15。圖2顯示HS3 IGBT切換損耗與直流連結電壓的關聯，當VDC較低時EOFF也較低，且會隨著VDC提高呈線性增加，而較高的集極電流則會提高關斷損耗;相較之下，可發現EON的提高與VDC和IC不成比例，在IC=10A時，EON相對于VDC的斜率幾乎為恒定;在IC=30和50A時，可發現VDC300V時的斜率變大。在插圖中，非等比例的提高也同樣發生在Etotal。

　　圖2HS3 IGBT切換能量EON和EOFF與直流連結電壓在IC = 10、30和50A的關系。上方插圖為HS3 IGBT的Etotal與直流連結電壓IC = 10、30和50A的關系。

　　這些測量顯示，相較于導通損耗，HS3 IGBT的關斷損耗對裝置效能的影響極為輕微，當VDC300V，IC30A時，導通損耗非等比例的提高，可在低集極電流下得到最高效率;較大的VDC和IC會提高導通損耗，與di/dt降低有所關聯。此效應為HS3 IGBT的特性，且和裝置設計有關。要補償此效應的方法之一，就是降低RG，進而降低軟化度（Softness）。

　　使用高切換速度的裝置時，伴隨應用而來的需求之一，就是必須降低設定中的雜散電感。因此，模組及設定兩者都必須提供低電感，以避免寄生效應。與雜散電感緊密相關的兩個常見效應包括集射極的過電壓峰值VPeak，以及關斷和開通期間集射極電壓下降導致的切換損耗降低。

　　圖3顯示在相同的切換參數，VDC=400V，di/dt=1.5kA/s和dv/dt=7.2kV/s，及VDC=300V，di/dt=1.6kA/s和dv/dt=6.0kV/s下，HS3 IGBT的切換損耗和過電壓峰值相對于設定的雜散電感。提高L時，關斷能量會稍微提高，而開通能量則會大幅降低，因此，提高L將會降低總切換能量，這個一般性趨勢與直流連結電壓無關;另一方面，較高的L將使VPeak提高，因此使用的直流連結電壓將受到限制。對策之一就是提高RG以降低切換速度，但這樣卻會提高切換損耗。

　　圖3HS3 IGBT切換能量EON和EOFF及VPeak與VDC = 300和400V雜散電感的關系。上方插圖為HS3 IGBT的Etotal與雜散電感VDC = 300和400V的關系。

　　提高設定的雜散電感可降低IGBT的Etotal，因為降低EON的影響遠高于提高EOFF。由設定或二極體急變的諧振頻率所導致的振蕩等寄生效應，將產生電磁干擾，這也必須在應用中加以考量。