ｉｇｂｔ模塊在并聯(lián)時(shí)的降額必然性問(wèn)題同器件的工藝問(wèn)題一樣是一個(gè)老問(wèn)題了。在試圖回答該問(wèn)題時(shí)，工程師們通常會(huì)很快地發(fā)現(xiàn)自己處在一個(gè)兩難的位置上。過(guò)去，人們針對(duì)該問(wèn)題提出了一些考慮統(tǒng)計(jì)因素的方法，但是到目前為止，仍然沒(méi)有人可以回答這樣的關(guān)鍵問(wèn)題，即如果降額低于最差情況分析方法所建議的降額時(shí)，超出器件限值的概率有多大�，F(xiàn)在，英飛凌公司推出的蒙特卡羅模擬工具可以給出這方面的信息。

　　之前采用的方法（最壞情況分析方法）

　　并聯(lián)開(kāi)關(guān)ｉｇｂｔ模塊的參數(shù)浮動(dòng)會(huì)導(dǎo)致電流不平衡，從而使得不同模塊的工作溫度不一致。問(wèn)題是同簡(jiǎn)單工作模式相比，模塊可以在何種程度上實(shí)現(xiàn)并聯(lián)工作。

　　比如“最壞情況分析方法”等以前的方法是根據(jù)產(chǎn)品手冊(cè)中的最大值計(jì)算得出降額系數(shù)，從而確定并聯(lián)并非一個(gè)好主意。

　　如圖１所示，以下這個(gè)例子給出了在給定總電流為７００ａ時(shí)，計(jì)算五個(gè)并聯(lián)的ｆｆ２００ｒ１２ｋｔ３模塊的ｄｃ電流不平衡度的過(guò)程。其中，每個(gè)模塊的環(huán)境參數(shù)為：ｕｄｃ＝�。叮埃埃�，ｉｒｍｓ＝１４０ａ，ｆｍｏｔｏｒ＝�。担埃瑁�，ｆｓｗ＝�。叮担埃埃瑁�，以及ｃｏｓφ＝�。埃梗绻械哪K都精確地具有產(chǎn)品手冊(cè)所給出的典型靜態(tài)和動(dòng)態(tài)參數(shù)，那么計(jì)算得到的工作溫度為ｔｊ＝１１４℃。

　　圖１　　五個(gè)并聯(lián)的ｆｆ２００ｒ１２ｋｔ３模塊

　　假設(shè)所有模塊都在最高額定限值條件下工作，并且施加飽和電壓，那么結(jié)溫將提高８℃到１２２℃。

　　下面，我們用所謂的“最差情況”方法進(jìn)行分析。

　　如圖２所示，一個(gè)模塊（類(lèi)別１）工作在典型飽和電壓下，而其他四個(gè)模塊（類(lèi)別２）工作在最高限值條件下。

　　圖２　　飽和電壓柱狀圖

　　具有典型飽和電壓的模塊（類(lèi)別２）的工作電流為１９７ａ．在開(kāi)關(guān)條件下的最高結(jié)溫將超過(guò)１０℃到１３５℃。而在最高限值條件下的模塊結(jié)溫為１１９℃，電流為１２６ａ．這些數(shù)據(jù)表明，在最差假設(shè)情況下的并聯(lián)僅僅存在降額可能性。但這是否必然發(fā)生？降額的可能性有多大？下面的分析將給出這些問(wèn)題的答案。

　　蒙特卡洛方法

　　蒙特卡羅方法使得觀(guān)察所有效應(yīng)成為可能，這是通過(guò)對(duì)大量具有不同參數(shù)的器件樣品進(jìn)行模擬來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種方法的基礎(chǔ)是隨機(jī)數(shù)。可以利用輪盤(pán)賭模型生成這些隨機(jī)數(shù)。

　　英飛凌的蒙特卡羅模擬工具（如圖３所示）可以為ｎ個(gè)并聯(lián)模塊中的每一個(gè)模塊生成一組參數(shù)。

　　圖３　�。欤幔猓觯椋澹髦械哪M程序：用戶(hù)界面

　　下面的語(yǔ)句按步驟描述了蒙特卡羅模擬的基本過(guò)程。

　　第一步驟計(jì)算隨機(jī)選擇的通態(tài)電壓下的均流。在接下來(lái)的模擬步驟中，程序?qū)⒃诿總�(gè)模塊計(jì)算得到的電流中加上開(kāi)關(guān)損失。隨后，通過(guò)將進(jìn)一步計(jì)算得到的損失與模塊的ｒｔｈ相乘得到結(jié)溫。

　　最后一步是對(duì)計(jì)算得到的結(jié)溫進(jìn)行通態(tài)和開(kāi)關(guān)損失調(diào)整。

　　蒙特卡羅模擬工具將重復(fù)執(zhí)行這四個(gè)步驟，直到每一個(gè)模塊的結(jié)溫都集中為某一特定值為止。圖４所示的流程圖給出了一個(gè)隨機(jī)模塊配置的損失計(jì)算過(guò)程。

　　圖４　　隨機(jī)模塊配置的損失計(jì)算原理

　　上面所給出的計(jì)算流程被用于處理每一個(gè)生成的模塊配置，并且利用這個(gè)迭代方法得到溫度同所有的參數(shù)之間的依賴(lài)關(guān)系。

　　參數(shù)變化

　　在模擬過(guò)程中必須考慮到眾多的參數(shù)以及它們的分布，以使得模擬盡可能地接近實(shí)際情況。

　　對(duì)于電流不平衡度，ｖｃｅｓａｔ值是適當(dāng)?shù)妮斎雲(yún)?shù)。ｖｃｅｓａｔ的變化可以從最終測(cè)試數(shù)據(jù)中獲知。圖２給出了一個(gè)１２００ｖ�。椋纾猓簦承酒牡湫惋柡碗妷褐鶢顖D。

　　并聯(lián)模塊之間溫度差異的深層原因則是因?yàn)椴⒙?lián)模塊在開(kāi)關(guān)過(guò)程中是不平衡的。

　　有兩個(gè)主要原因造成了這些不對(duì)稱(chēng)，首先是芯片參數(shù)的變化（如輸入電容的變化，ｖｇｅｔｈ的變化等），另外是系統(tǒng)參數(shù)的變化（如門(mén)驅(qū)動(dòng)器階段參數(shù)的變化等）。

　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)室特征化測(cè)試結(jié)果，導(dǎo)通和關(guān)斷損失的統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)方差值確定為典型值的５％￣７％．除了關(guān)斷損失的統(tǒng)計(jì)變化之外，在ｅｏｆｆ和ｖｃｅｓａｔ之間還存在一個(gè)系統(tǒng)折衷關(guān)系。飽和電壓越小，ｉｇｂｔ芯片的關(guān)斷損失就越大，反之亦然。在蒙特卡羅模擬工具也實(shí)現(xiàn)了這個(gè)折衷函數(shù)。

　　如前所述，系統(tǒng)的參數(shù)變化也會(huì)影響到導(dǎo)通損失。當(dāng)門(mén)驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)變化的影響超過(guò)了芯片參數(shù)變化的影響時(shí)，就必須考慮這些參數(shù)變化