IGBT损耗的计算

1.关于IGBT损耗
IGBT模块由IGBT单元和FWD单元组成,它们各自产生的损耗之和就是IGBT模块整体产生的损耗。此外,损耗一般可分为传导损耗和开关损耗,进一步细分如下。
IGBT的总损耗构成:

IGBT单元和FWD单元的导通损耗都可以根据输出特性计算出来。同时,可以根据开关损耗-集电极电流特性计算开关损耗。热设计基于计算的损耗,以确保结温Tj不超过允许值。
Therefore, the value of the on-state voltage and switching losses at high junction temperatures is usually used for the calculation of losses.

2. 直流斩波电路IGBT损耗计算方法
当直流斩波电路工作时,流经IGBT或FWD的电流可以被认为是连续的矩形波,这使得进行近似计算变得简单。图中显示了直流斩波电路的近似工作波形。集电极电流为 IC 时的饱和压降和开关损耗分别为 VCE(sat)、Eon、Eoff,FWD 的正向电流为 IF 时的通态电压和反向恢复损耗分别为 VF、Err,IGBT 模块的损耗近似如下:
IGBT Losses (W) = Conduction Losses + Turn-On Losses + Turn-Off Losses :

正向损耗(W)=导通损耗+反向恢复损耗

直流斩波电路的工作波形:

目标市场和应用程序

实际的直流电源电压、栅极电阻值等条件可能与规格书中记载的有所不同,此时可按以下规则进行近似计算。

① 当直流电源电压Ed(VCC)不同时

通态电压:不受Ed(VCC)影响;
开关损耗:与Ed(VCC)成正比;

②栅极电阻值不同时

通态电压:不受栅极电阻值影响;
开关损耗:与开关时间成正比,取决于栅极电阻值的大小

3.正弦VVVF逆变器应用IGBT模块损耗计算方法
*VVVF,是VariableVoltage和VariableFrequency的缩写,意思是:可变电压、可变频率,也称为变频调速系统。 VVVF控制的变频器与电机连接,通过同时改变频率和电压,达到恒定磁通(可以用反电位/频率表征来近似)和控制电机转速(与频率成正比的转速)的目的,所以更常用于变频器,属于工业自动化领域。

在通过VVVF逆变器等进行PWM控制的情况下,如图6-2所示,由于电流值和运行状态总是在变化,因此需要使用计算机模拟技术等来详细计算损耗。但由于计算方法过于复杂,我们引入一种利用近似公式来缩短计算的方法。

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