【经验】死区时间对低功率变频器设计的重要性

时间： 2019-03-30 来源：Vincotech

代理服务

技术支持

采购服务

使用变频器（Variable Frequency Inverter，VFD）的感应电机数量逐年增加，其中1 kW到100 kW变频器的应用市场最大。现代变频器多使用开关速率非常快的功率半导体器件，比如绝缘栅双极晶体管（IGBT）。变频器输出端电压的快速变化，会对电机电缆以及电机本身造成影响，因此在设计变频器时需要对相关因素加以考虑。本文主要讨论在设计低功率变频器时需要考虑的其中一个因素——死区时间。

死区时间是指为确保互补开关不出现同时导通而设置的一段时间，因此对变频器的稳定工作来说，正确设置死区时间是非常重要的。死区时间太小，可能会使互补开关同时导通，带来更高的谐波失真（THD）。

死区时间引入一个小的电压误差，就足以使电机电流畸变、电机扭矩振荡，甚至使电机失控。为了降低纹波电流和扭矩波动，必须提高载波频率。随着脉冲频率的提高，死区时间在整个调制周期中占据了很大一部分，导致平均负载电压的畸变也越来越严重。

畸变电压的计算公式如下：

其中，tdt代表死区时间，T代表载波频率对应的周期，fsw代表开关频率，VDC代表直流母线电压。因此，电机端电压Vm并不等于设定的参考电压Vref。畸变电压的正负取决于变频器的输出电流im，如图1所示。

图1 死区效应

由畸变电压的计算公式可知，开关频率越高，死区时间所产生的影响将更严重，结果是经过电压零点的电流产生畸变。因此，对于开关频率较高（与高功率驱动器相比）的低功率驱动器来说，尽可能地减小死区时间显得更为重要。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 1
| 转发至：

本文由宝丁翻译自Vincotech，版权归世强硬创平台所有，非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，授权转载时须注明“来源：世强硬创平台”。

平台合作

提交评论

全部评论（1）

Jerrfy Lv9. 科学家 2019-05-26

不止死区时间重要，斜率对于变频器温升与对外部设备的干扰也很关键

没有更多评论了

【技术】如何准确计算IGBT的驱动参数？

IGBT可靠的开通和关断是变频器稳定运行的核心。为了实现IGBT的通断，需要对IGBT的门极进行充电以达到门极开通电压Vge_on，以及对门极进行放电至门极关断电压Vge_off。因此，正确计算IGBT的驱动参数是保证其可靠通断的首要任务。

2018-04-03 - 设计经验代理服务技术支持采购服务

不带铜底板IGBT功率模块的散热设计

不带铜底板的IGBT模块已经成为模块封装发展的一个趋势，本文通过大量仿真及实验数据，介绍了Vincotech公司推出的预涂高性能导热硅脂服务对模块散热的改善效果。

2016-04-15 - 设计经验代理服务技术支持采购服务

【经验】Vincotech flow E2封装六管IGBT功率模块L197实现高效率四象限变频器

普通的变频器大多采用二极管整流桥将交流电转化为直流电，电机回馈能量直接被制动单元消耗，无法送回电网，造成能源浪费。高效率11kW四象限变频器方案采用2PCS Vincotech公司的flow E2封装六管模块实现能量双向流动，变频器四象限运行，不仅有效降低模块损耗，提高产品效率，而且产品可靠性更高。

2019-01-21 - 设计经验代理服务技术支持采购服务

【产品】1200V/100A七管封装功率IGBT模块，采用英飞凌第四代IGBT芯片技术

flow7PACK 2是Vincotech推出的一款具有优异电磁兼容性能，采用低电感flow 2封装的功率模块。

2017-09-27 - 新产品代理服务技术支持采购服务

PT型IGBT和NPT型IGBT的区别有哪些？其导通的特性都有那些区分？

1、PT-IGBT图1其实是PT型1GBT芯片的内部结构，图2（c）是其导电的工作原理。所言的PT（PunchThrough，穿通型），指的是电场穿透了N-漂移区（图1中③），电子与空穴的重要汇合点在N1区［图1（c）］。NPT在实验室内完成的时间段（1982年）要早于PT（1985），但工艺上的因素促使PT规模商用化的时间段比NPT早，因此第1代igbt模块商品以PT型为主。PT-IGBT很切实解决了igbt模块的闩锁问题，但要增加外延层厚度，工艺复杂，成本也高。igbt模块芯片中的外延层与电压规格是直接关联的，电压规格越高、外延层越厚，IZOOV、2000V的PT-igbt模块外延层厚度各自实现了100μm和200μm。2、NPT-IGBT所言的NPT（Non-PunchThrough，非穿通），指的是电场没穿透N-漂移区，构如下图3所显示。NPT的基础工艺的工作原理是撤消N十缓冲区（图1中的④），直接在集电区（图1中的⑤）注入空间电荷形成高阻区，电子与空穴的重要汇合点换作了P十集电区。这项工艺又被称作离子注入法、离子掺杂工艺。3、PT-igbt模块与NPT-igbt模块生产工艺与技术性的差异PT与NPT生产工艺的差异如下所示：PT-igbt模块芯片的制造从集电区（P+背发射区）开始，先在单晶硅的反面形成低掺杂的P+发射区，之后用外延工艺在单晶硅的正面逐一形成N十缓冲区、MOS构造。NPT-igbt模块芯片的制造从基区（N-漂移区）开始，先往N型单晶硅的正面形成MOs构造，之后用研磨减薄工艺从反面减薄到igbt模块电压规格要L的厚度，再从反面用离子注入工艺形成集电区。PT-igbt模块与NPT-igbt模块介绍igbt模块的构造各式各样，但从纵向构造来说可归为穿通型，非穿通型。这2种igbt模块的区分依据为：临界击穿电压下Pbase-Ndrift结耗尽层的扩展能否穿透了N-基区。PT（punchthrough）：最“古老”的igbt模块工艺，在1980~1990年间占领主导作用，第1代igbt模块便是使用的PT工艺。NPT（non-punchthrough）：NPT-igbt模块由德国西门子公司于1987年推行，为上世纪90年代的主流产品。第2代igbt模块使用NPT工艺。

2022-12-26 - 技术问答

【选型】2.2KW变频器设计推荐1200V/15A的IGBT模块10-FZ12PMA015M7-P840A28

Vincotech旗下1200V/15A的IGBT模块10-FZ12PMA015M7-P840A28采用Flow0封装，集成整流桥+制动+逆变拓扑，是2.2KW变频器主拓扑的优选，目前已经成熟应用于该类变频市场，性价比高。

2020-09-02 - 器件选型代理服务技术支持采购服务

1200V/15A IGBT模块K200A70，匹配380V变频器2KW设计的兼容式PIM模块

基于2KW的380V系统变频器的主体架构，1200V电压和15A左右的电流的设计条件和小体积封装设计需求。Vincotech的PIM模块80-M112PMA015M7-K200A70，规格1200V/15A，兼容式miniskiip封装，封装体积小（42mm*40mm*16mm），匹配2KW变频器的设计。

2019-01-27 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

【应用】VincotechIGBT半桥模块A0-VS122PA600M7-L759F70用于变频器，饱和压降1.51V

变频器是工业控制的常用设备，在变频器的逆变电路部分，可采用三个半桥组成三相全桥拓扑。本文主要介绍Vincotech的IGBT半桥模块A0-VS122PA600M7-L759F70应用在160kW变频器的优势。

2022-12-08 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

【应用】Vincotech七单元IGBT功率模块为变频器提供低成本应用方案

随着变频器市场的竞争越来越大，各大厂商对成本也越来越敏感，本文介绍一种七单元模块，可以降低变频器成本。

2019-07-19 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

大功率变频器项目，逆变电路部分需要IGBT模块进行搭建，规格需要1200V/600A，低饱和压降，半桥模块，请问有什么型号可以推荐。

您好，推荐评估Vincotech的IGBT半桥模块，型号为A0-VS122PA600M7-L759F70，规格为1200V/600A，饱和压降VCE(sat)@Tj=25℃为1.51V（TYP），开启电压VGE(th)@Tj=25℃为6V（TYP），封装为Vinco E3。数据手册：https://www.sekorm.com/doc/1875617.html

2022-12-06 - 技术问答代理服务技术支持采购服务

只需一颗螺丝钉就能搞定的IGBT模块封装

还使用复杂传统的焊接模式进行模块封装？别再out啦！新型MiniSKiiP封装模块，只需一颗螺丝钉就可完成安装，更能降低安装成本哟~

2016-09-22 - 技术探讨代理服务技术支持采购服务

IGBT规格书一般会给出ICnom、IC、ICRM、It(RMS)这几个电流参数。那这几个参数表示什么意思？

ICnom ：标称连续直流电流，它的含义是，在给定的IGBT壳温和结温条件下，在IGBT最大功耗Ptot所允许的限度内，可连续流向集电极的直流电流的最大值。 IC ：实际连续直流电流，它的含义是，在既定的散热条件下，IGBT模块中的IGBT能够实际通过的连续直流电流。 ICRM：集电极最大可重复峰值电流，它的含义是，在一个较短的时间内，Icnom是允许被超过的，即集电极允许流过电流大小为N*Icnom（N≥1），而且这种状态可以重复的。 It(RMS)：端子有效值电流，它的含义是，在80°C基板温度、功率端子温度不超过125°C的条件下，功率端子允许的最大有效值电流，说明下，该值在Vincotech IGBT模块中是没有直接给出的。

2018-12-10 - 技术问答

一个2.2kw变频器的项目，三相380V输入，为了方便设计，需要选用一款PIM模块，集成整流桥+制动+逆变拓扑，PIM的模块在1200V/15A，请问有类似集成度高的方案推荐吗

您好，推荐威科的10-FZ12PMA015M7-P840A28，采用Flow0封装，集成整流桥+制动+逆变拓扑，IGBT规格在1200V/15A，整流桥规格在1600V/25A 参考数据手册：https://www.sekorm.com/doc/1052030.html

2022-10-11 - 技术问答代理服务技术支持采购服务

IGBT模块应用时，死区时间怎么预留？

IGBT模块应用时，通过软件控制上下桥臂的门极开关切换时间控制死区时间，例如20KHz驱动频率的电源行业，INV采用半桥架构，上下管的交替死区设置时间一般是1~2μS。另外关于IGBT模块选型，可参考Vincotech的选型资料：https://www.sekorm.com/doc/65932.html

2018-10-15 - 技术问答代理服务技术支持采购服务

【选型】为2.2KW变频器推荐1200V/25A的IGBT模块10-E212PMA025M7-L187A78Z

目前变频器2.2KW的功率段主要是对应适配的电机功率。采用三相380V输入，2.2KW的变频器的电源容量大约会设计在4.0KVA，选型时推荐1200V/25A的PIM（集成整流+刹车+逆变）类型的IGBT模块。因此本文推荐使用Vincotech的IGBT模块10-E212PMA025M7-L187A78Z。

2020-03-29 - 器件选型代理服务技术支持采购服务