逆變器中MOS管和IGBT的選型對EMC有什么影響

以下文章來源于電磁兼容定制方案網(wǎng) ，作者曾大俠

逆變器中使用的MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）或IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）的選型對電磁兼容性（EMC）有顯著影響。這些器件是逆變器的關(guān)鍵開關(guān)元件，其開關(guān)速度、封裝方式、散熱特性和驅(qū)動電路設(shè)計等因素都會影響EMC性能。

逆變器中 MOS 管或 IGBT 的選型對 EMC（電磁兼容性）有重要影響，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

MOS 管：

（1）開關(guān)速度：較快的開關(guān)速度可能導(dǎo)致更高的 dv/dt（電壓變化率）和 di/dt（電流變化率），從而產(chǎn)生較強的電磁干擾。

（2）寄生電容和電感：較大的寄生參數(shù)可能在開關(guān)過程中引起額外的噪聲和干擾。

IGBT：

（1）開通和關(guān)斷特性：不同的 IGBT 型號在開通和關(guān)斷時的特性有所差異，這會影響到電磁輻射和傳導(dǎo)的水平。

（2）通常開關(guān)速度較慢：但在高功率應(yīng)用中效率較高。較慢的開關(guān)速度通常會減少EMI，但也會增加開關(guān)損耗。

（3）飽和壓降：較低的飽和壓降有助于提高效率，但可能對 EMC 產(chǎn)生一定影響。

例如，如果選擇了開關(guān)速度非常快的 MOS 管或 IGBT，在開關(guān)瞬間可能會產(chǎn)生高頻的尖峰電壓和電流，這些尖峰可能通過線路輻射出去，影響周邊電子設(shè)備的正常工作，或者在電源線上產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾。而如果選擇的器件具有較好的開關(guān)特性控制和較低的寄生參數(shù)，就可能減少這種電磁干擾的產(chǎn)生。

為了優(yōu)化 EMC 性能，在選型時需要綜合考慮以下因素：

器件的開關(guān)特性參數(shù)，包括開通和關(guān)斷時間、dv/dt 和 di/dt 等。高dv/dt（電壓變化率）和di/dt（電流變化率）會產(chǎn)生更強的電磁干擾。選型時需要權(quán)衡開關(guān)速度和EMC之間的關(guān)系，選擇合適的開關(guān)速度和器件，以確保EMC性能。寄生電容和電感的大小。器件的封裝類型和布局對EMC也有影響。盡量選擇具有良好散熱性能和低寄生電感的封裝，有助于減小EMI。例如，采用表面貼裝技術(shù)（SMT）的器件通常比引腳插裝器件（DIP）具有更低的寄生電感，從而有助于降低EMI。與其他電路元件的匹配性，以確保整體性能的協(xié)調(diào)。

1. 開關(guān)速度

（1）MOSFET：通常具有較快的開關(guān)速度，這可以減少導(dǎo)通損耗，提高效率。然而，快速的開關(guān)速度會產(chǎn)生較高的dv/dt和di/dt，這會導(dǎo)致較強的電磁干擾（EMI）。

（2）IGBT：通常開關(guān)速度較慢，但在高功率應(yīng)用中效率較高。較慢的開關(guān)速度通常會減少EMI，但也會增加開關(guān)損耗。

2. dv/dt 和 di/dt

高dv/dt（電壓變化率）和di/dt（電流變化率）會產(chǎn)生更強的電磁干擾。選型時需要權(quán)衡開關(guān)速度和EMC之間的關(guān)系，選擇合適的開關(guān)速度和器件，以確保EMC性能。

3. 封裝和布局

（1）器件的封裝類型和布局對EMC也有影響。盡量選擇具有良好散熱性能和低寄生電感的封裝，有助于減小EMI。

（2）例如，采用表面貼裝技術(shù)（SMT）的器件通常比引腳插裝器件（DIP）具有更低的寄生電感，從而有助于降低EMI。

4. 驅(qū)動電路設(shè)計

（1）驅(qū)動電路設(shè)計對開關(guān)元件的性能影響很大。合理設(shè)計驅(qū)動電路，控制開關(guān)速度，使用合適的驅(qū)動電壓，可以優(yōu)化EMC性能。

（2）例如，通過增加驅(qū)動電路中的阻尼電阻，可以減緩開關(guān)速度，降低dv/dt，從而減少EMI。

5. 濾波和屏蔽

使用適當(dāng)?shù)臑V波和屏蔽措施可以顯著改善EMC性能。包括在開關(guān)元件附近增加濾波電容、設(shè)計合理的電路板布局、以及在關(guān)鍵路徑上增加EMI濾波器。

6. 選型注意事項

（1）在選型時，需要查看器件的數(shù)據(jù)手冊，了解其開關(guān)特性、dv/dt和di/dt參數(shù)、以及EMI特性。

（2）進行emc測試，確保選定的器件在實際應(yīng)用中能夠滿足EMC要求。

綜上所述，逆變器中MOSFET或IGBT的選型對EMC有重要影響。選型時需要綜合考慮開關(guān)速度、封裝、驅(qū)動電路設(shè)計、濾波和屏蔽措施等因素，以優(yōu)化逆變器的EMC性能。