[blockquote][/blockquote]长期以来，IGBT作为一种电压型控制的半导体元件，导通压降小。损耗低，耐脉冲电流强。
因为种种优点，被广泛应用于DRSSTC等大电流软开关的应用场合中。
而围绕模块or小管的争议，这两种IGBT的不同封装模式使用在DRSSTC上的区别，也从来没有停止过。

——回溯DRSSTC发展的历史，最早的DRSSTC是在ISSTC的基础上进一步发展起来的。
由于爱好者兴趣取向原因，SSTC规模较小，工作频率较高，要求开关器件开关迅速。所以大多使用MOSFET来作为开关元件使用。
而当逐渐加大规模后，其工作频率一般落在50~200K之间。这也是DRSSTC的普遍工作频率，而由于电流非常大，有几百A通过管芯。
所以IGBT的导通恒压降特性（并非绝对），以及其优异的短时间抗过流特性，使其成为DRSSTC开关器件的不二选择。

随着爱好者数量的增加，各式各样的驱动电路层出不穷，花样也从最开始的出弧就OK到后来的追求稳定工作。
而所谓正向设计，就必须弄明白其中的原理，在大多数爱好者眼中，IGBT就是一个电压控制的开关。
或者更深入一点，要考虑到上升沿下降沿的速度，波形的幅度和震荡抑制。更深入的呢？
恐怕并没有一种现成的模型能够对IGBT模块在DRSSTC中工作的情况作出合理分析，所以本文会借鉴IGBT模块使用在谐振电路中的分析模式。
合理对应DRSSTC工作中，IGBT的运行状态以及失效原因，进行一些简单的分析。
因为如果要将IGBT的理论作为学术内容发出来，一个帖子可能不够。十个也不行。。。
所以发挥爱好者精神，面向具体问题分析原因效率会比较高。结合大家的兴趣点，列出下面几个有争议的话题，进行一些分析:
[hr]1> Q：CM300DY-12H的电流居然有300A，IRG4PC50UD只有50A。我用50UD做全桥总是炸管，是不是意味着小封装IGBT根本不能应用于DRSSTC？
     A：这个问题本身定义不是很明确，必须了解到的是这个300A的参数与50A的参数在什么时候能够使用。在不同的情况下又会发生哪些变化。
这样来使用参数才是有价值的。
其中50A是Coutinue电流的意思，300A同理。这个参数标的其实意义是在完全导通的情况下，无限大的散热片情况下。
IGBT管芯不损坏情况下，能达到的最大持续电流，然而这个电流参数一般只能反映IGBT的规模，实际上IGBT工作的情况十分复杂。
所以一般在工程中都是使用安全工作区间的模式来对IGBT失效可能性进行分析。

在这里首先可以给大家引入SOA的概念，中文是安全工作区间。


这张图是50UD的Turn-Off SOA，也可以叫RBSOA。其意义为IGBT关断时的电压电流在图片中扫过的点集合形成的曲线包络的面。
由于伏安乘积特性能够表示功率特性，所以可以通过厂商提供的这个曲线，和实测的波形。来判断IGBT是否工作于安全区间。其中我用黑色箭表示了RC吸收良好情况下的普通开关电源应用，IGBT承受的伏安曲线。
红色箭则标出了一台峰值电流约为400A小型DRSSTC的工作电流区间，是不是很惊讶？为何曲线都能大部分落在工作范围内。分析如下：


类比分析这张图的电压与电流交叠区，理论上上为0。实际当然不可能。。。
信号是不可能跳变的，所以如果把时基进一步缩小，可以看到拉长后的波形，方波电压会形成一个斜坡。
在过零电压点与过零电流点重合，而实际上这一端从+Vpp~-Vpp的过程，就可以用RBSOA图形来分析了。普通开关电压波形，当关断时，电压下降，电流上升。波形交叠在中点，这时损耗可以理解为dtP=dtUdtI。损耗功率为相乘关系。
而由于DRSSTC工作在软开关情况下。电流与电压在同一时间过零，电压下降时，电流已经很小了。而在过零点的时候，由于IGBT是存在导通压降的，所以并不能直接到零，但是也并不会超出太多。而这种分析方法，也适用于许多软开关的情况中，50UD虽然没有直接给出类型，但是其实比较老了。
使用NPT/PT型的IGBT，发生擎住效应的可能性也较小，由于DRSSTC的duty一般小于5%。
所以虽然DRSSTC也能够相对稳定的工作，但是一般这种50UD的小TC很难做到400A pk以上工作，从曲线就能看出来。在最左边，实际上超出了一部分，这部分不稳定区间可能会导致DRSSTC的失效。但是如果限制好电流，实际上50UD是可以应用在一些小电流场合的。[hr]2>Q：CM300DY-12H的曲线又是什么样的呢？是不是用CM300模块就不会超标不会坏？

    A：CM300DY-12H的曲线没有给出，但是可以知道其SSOA为600A。相当于把上面曲线平台部分拉高3倍左右。然而由于IGBT的特性，一般跑600~800A的情况下，一样是会在最开始超出安全工作区的。所以使用IGBT模块，应用在这种大电流工作场合，也并不是包治百病的万金油。但是NPT型IGBT能解决这一问题。但是IGBT模块的价格与IGBT小管相比，可以相差到50~100倍。且只能应用在20KHz以下的场合。

而这是50UD的参数表，其中表明在谐振模式下（一般会实现软开关）。可以应用在>200KHz的频率。所以其实问题很明确，再进一步对比能够代表应用频率的延迟时间。



50UD的速度比CM300快了一个数量级，也就是十倍左右。所以其实高下立判，模块也并不是包治百病的良药。
因为应用于小型DRSSTC的场合，频率会超标。严重的还会导致桥臂共态的发生。CM300应用在超过600A的情况下，其实与50UD无异，严格意义都属于超标使用。[hr]3>Q：为何这么可怕，连CM300模块都超标使用。我们DRSSTC爱好者还有活路吗？    

    A：有啊，咋一看挺可怕的，似乎严格按照工业标准来设计，还需要留出余量。那我们爱好者岂不是只能玩高频小电流。或者低频超大规模DRSSTC？
骚年，换个思维看问题。在DRSSTC用途中的IGBT失效原因很少是由SCSOA导致的，也就是说过热过流非常罕见。一般是由于发生闸锁效应，或者是软开关切换失效导致的。而似乎用一对CM600DY-24H来做600A只有一米电弧的DR又太憋屈。那么，50UD到底能不能把稳定性控制在可接受范围？
又该怎么去看待那些用CM300DY-12H做到三米电弧的超流大神？
很简单。。。。因为我们是爱好者啊= =。！！！既然现有元件达不到标准，那就超频来玩呗。接受了这个设定就好办了，似乎工业标准这种让爱好者感到恐惧的东西也暂时被放置脑后。
但是必须注意的是，超频并不是无脑超频，超频也是有讲究，有学问的。在现有开关器件性价比无法接受的时候，全世界TC爱好者都在超指标使用。但是如何超出水平，如何保证一定水平下的稳定性，其实非常值得研究。
类比于许多高档品牌LED手电，其实都有超电流使用，更有甚者，超出1.5倍使用，并且作为商品售出。不同的是，其通过各种保护措施，以及加强散热手段，使其寿命衰减控制在可接受的范围内。在商业发展史上，这种例子比比皆是。
而实际例子也证明了，在正确的使用方法下，辅助合理良好的保护措施，IGBT模块是非常安全的。[hr]4>Q：我们在玩DRSSTC的时候，有哪些是可以开发的呢？有一个方向吗？    

    A：上面说到了，DRSSTC爱好者由于开关元件性能的限制，必须超标使用开关器件。而实际上，IGBT的失效是有非常多种可能性可以分析的，其中有非常多的技术细节可以被挖掘，我会在下面列出几个常见的玩点。其实正是因为在DRSSTC工作情况下的特殊性，有时候IGBT并不会严格按照参数曲线给出的指标产生失效。爱好者使用HGT5A40N60A4D这种IGBT，就有稳定运行于800A Ipk的记录，当然也产生了1:5弧次比的华丽记录。

另外举个栗子，曾经有国外爱好者根据IGBT的温度/压降曲线猜测，是否低温能够使IGBT的工作曲线变得更加宽裕。所以有人用液氮泡IGBT之后运行，据说TO-247ac封装的小管，能够跑到1200A的Ipk，电弧未知。

还有各种各样的新式电路，都是为了让IGBT能更安全的超标使用（虽然听起来很矛盾）。但严肃的是，这样的创新，往往能够推动技术的进步，并且发现元件的更多潜力。很多记录是可以被刷新的，当然刷新的过程没有那么简单，并不是一两个实验可以做到的，是需要严格的论证与时间的检验才行。

但是无论如何，你在玩DRSSTC时，获得的经验，可以为将来可能的刷新，奠定基础。做了就有可能，不做一定为0。
千万不要把自己局限于，“工业设计范例”的案例中，实际上任何矩可循的创新都不叫创新。

DRSSTC的工作模型虽然与串联谐振逆变器有可类比性，但是里面的很多经验并非可以直接借鉴。如果随意对两个不同领域进行强行类比趋同的话，其实是想当然的犯了过于主观看问题的思想错误。模型是需要严密的理论论证才可以等同的。
严格意义上，电路拿过来也不能直接用的，还是那句老话，正向设计很考验技术基础水平。

所以其实爱好者玩的方向可以是乐于找寻牛逼元件，也可以是乐于优化电路，其实殊途同归，都是为了能让同等级参数元件用在作品上发挥出更好的效果。这才是技术研究的根本意义。
[hr]5>Q：说了这么多，对于小白玩家，如何选择适合自己的开关元件呢？    
    A：遵循开发的原则，选择可能造成不稳定因素较少的设计路线，永远利于归纳总结失败规律，提升水平。
以实际案例来分析。其实IGBT模块也是由IGBT小管那样的管芯，通过绑定工艺压接金属丝导通的。与并联相比，一致性较好，引线ESL较小。所以两者之间，并没有特别明显的界限，可以理解为平滑过渡。其不同，应当归结于合理选择参数。
我们在设计DRSSTC的时候，可以很轻松的通过电弧规模，反推出槽路电流大小。根据电流大小与工作频率，选择合理参数的IGBT。最终在频率导致的开关损耗，和允许通过电流之间平衡，这样可以做到，物尽其用，合理设计。
谈到设计指标，又得回到之前的RBSOA曲线上来，实际上可以看出红色线的超出只会在关断的时候产生，也就是与纵轴电流相关。由于软开关和低占空工作的原因，发热量其实并不会很大，所以失效往往发生在图中绿色方框，电流振升至最高处。

☆ 所以说得再简单一点，我们完全可以IGBT模块参数的选择按Ipk为界限。我们来设定一个Kr=2.0的系数。
Ipk<400A的选单管桥400A<Ipk<800A的选并管或者小模块。
Ipk>800A的选大模块很简单吧，Kr=2.0是超标系数，这个超标系数可以作为普遍情况下的IGBT超频参考。也经过了非常多爱好者的论证，一般都能达到。
而NPT型 IGBT一般可以达到Kr=2.5

举例：50UD SSOA=220A 则Kr*SSOA=440A，也就是说这个DR能工作在440A的Ipk下。而不发生RBSOA失效的话。排除其他因素，散热良好的情况下，即使长时间不断的运行工作，也是不会发生失效的。除非半导体掺杂渗透，这个时间是数十年级别的。。。
也就是说，Ipk固定只要一分钟不炸，一年就不会炸。这话绝对了点，但是道理没错。

因为GDT驱动波形，母线退耦电容，吸收电容，续流二极管，软开关精确程度等等，都能直接影响Kr的大小。
所以Kr系数，能够很正确的反映出TC设计者设计DRSSTC的水平。像前面所说的液氮跑1200A，Kr=4，很恐怖吧。。。
而CM300跑800A出2米电弧，Kr=800/600=1.3。其实还有很高的上升空间，但是大规模TC就要考虑更多因素了。不容易做上去。

然而Kr系数并不能准确考量DRSSTC整体的工作稳定性等因素，因为这与整体设计相关。千万不要误解了。
可以认为Kr是发烧系数吧。。。你可以根据预期工作电流峰值Ipk/Kr系数来得到SSOA的大小。
同时根据SSOA大小和工作频率，选择合适的IGBT。

所以希望大家以后发DRSSTC帖的时候，可以顺带把这个系数一起贴上来，能够指示你这个作品的发烧系数哦~
[hr]总结：
其实DRSSTC的玩法是非常多样的，做设计还是要明白深层的工作原理，如果一味的堆料。
也许堆对了电流，堆不对频率。永远无法把Kr系数做上去，也就永远是一个DRSSTC新手。

所以使用何种IGBT，与DRSSTC的工作稳定性绝不直接挂钩，还是要选对的，不要选看起来大的。
IGBT模块与小管之间绝对不存在谁比谁更好的说法，只有哪种更适合应用于特定系统。
所以最关键的还是要多尝试，实验样本多了，以上的经验就能够根据Kr系数与系统整体各个因素来选择适合的IGBT。

这篇帖子写的其实比较简单，很多理论都以科普的形式写出，为的是起到一个抛砖引玉的作用。
所以欢迎大家指正，多多补充文中没有讲到的技术细节，希望本帖能成为一个Q&A楼层。

限于篇幅，下面我会陆陆续续的在回复帖里写出一些DRSSTC设计时常见的误区，并且欢迎大家提出问题。
我会在力所能及的问题下面，给出准确的解答。

最后原创辛苦，转载请注明科创论坛_black
thks！