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    IGBT模塊損耗、溫度與安全工作區

    文章來源:http://www.busyfamilymeals.com/
    IGBT
    模塊的損耗:
    IGBT模塊由IGBT部分和FWD部分構成,IGBT模塊的損耗源于內部IGBT和反并聯二極管(續流FWD送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元、整流)芯片的損耗送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,它們各自發生的損耗的合計即為IGBT模塊整體發生的損耗。另外發生的損耗可分為穩態和交換損耗送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元。如對上述內容進行整理可表述如下。
    IGBT并不是一個理想開關,主要體現在:

    (1)IGBT在導通時有飽和電壓-Vcesat
    (2)IGBT在開關時有開關能耗-Eon和Eoff

    這是IGBT產生損耗的根源。Vcesat造成導通損耗送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,Eon和Eoff造成開關損耗送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元。
    導通損耗 + 開關損耗 = IGBT總損耗送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元。

    FWD也存在兩方面的損耗,因為:

    (1)在正向導通(即續流)時有正向導通電壓:Vf;
    (2)在反向恢復的過程中有反向恢復能耗:Erec送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元。

    Vf造成導通損耗,Erec造成開關損耗送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元。
    導通損耗 + 開關損耗 = FWD總損耗
    Vcesat,Eon,Eoff,Vf和Erec體現了IGBT/FWD芯片的技術特征。因此IGBT/FWD芯片技術不同送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,Vcesat,Eon,Eoff,Vf和Erec也不同。
    IGBT的總損耗可分為靜態損耗和動態損耗。其中靜態損耗包括通態損耗和斷態損耗送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元;動態損耗(開關損耗)送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,包括開通損耗和關斷損耗。器件處于關斷時,器件中流過的電流約等于零,電壓送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元、電流乘積很小,可以忽略不計,因此計算靜態損耗的時候,可以不考慮斷態損耗。我們平常所說的靜態損耗,一般是指通態損耗送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元。

    IGBT模塊的損耗-IGBT導通損耗:
    IGBT開通后,工作在飽和狀態下,IGBT集射極間電壓基本不變送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,約等于飽和電壓Vcesat。
    IGBT通態損耗是指IGBT導通過程中,由于導通壓降Vcesat而產生的損耗。
    Vcesat和Ic的關系可以用下圖的近似線性法來表示:
    Vcesat = Vt0 + Rce * Ic
    IGBT的導通損耗:
    Pcond = d * Vcesat * Ic,其中d為IGBT的導通占空比。
    IGBT飽和電壓的大小送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,與通過的電流Ic,芯片的結溫Tj和門極電壓Vge有關送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元。
    模塊規格書里給出了IGBT飽和電壓的特征值:Vcesat,及測試條件送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元。
    英飛凌的IGBT模塊規格書里給出了兩個測試條件下的飽和電壓特征值:
    (1)Tj=25度送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元;(2)Tj=125度。電流均為Ic,nom(模塊的標稱電流),VGE=+15V。
    IGBT模塊的損耗-IGBT開關損耗:
    IGBT之所以存在開關能耗,是因為在開通和關斷的瞬間,電流和電壓有重疊期。
    隨著開關頻率的提高,開關損耗在整個器件損耗中的比例也變得比較大送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,開關損耗包括開通損耗和關斷損耗兩部分。在給定環境條件下,器件導通或關斷時的能量損耗(焦耳)可以通過間接地將電流和電壓相乘再對時間積分這種方法得到送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,同時需考慮實際電流與參考電流之間的差異送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元。
    在Vce與測試條件接近的情況,Eon和Eoff可近似地看作與Ic和Vce成正比:
    Eon = EON * IC/IC,NOM * Vce / 測試條件
    Eoff = EOFF * IC/IC,NOM * Vce / 測試條件
    IGBT的開關損耗:
    PSW = Fsw * (Eon + Eoff),fSW為開關頻率。
    IGBT開關能耗的大小與開關時的電流(Ic)送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元、電壓(Vce)和芯片的結溫(Tj)有關。
    模塊規格書里給出了IGBT開關能耗的特征值:Eon送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,Eoff及測試條件。
    英飛凌的IGBT模塊規格書里給出了兩個測試條件下的開關能耗特征值:
    (1)Tj=25度;(2)Tj=125度。電流均為IC,NOM(模塊的標稱電流)。
    IGBT模塊的損耗-FWD開關損耗:
    反向恢復是FWD的固有特性送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,發生在由正向導通轉為反向阻斷的瞬間,表現為通過反向電流后再恢復為反向阻斷狀態送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元。
    在Vr與測試條件接近的情況,Erec可近似地看作與If和Vr成正比:
    Erec = EREC * If /IF,NOM * Vr/測試條件
    FWD的開關損耗:
    Prec = fSW * Erec,fSW為開關頻率。
    FWD反向恢復能耗的大小與正向導通時的電流(If)、電流變化率dif/dt、反向電壓(Vr)、和芯片的結溫(Tj)有關。
    模塊規格書里給出了IGBT反向恢復能耗的特征值:EREC,及測試條件。
    英飛凌的IGBT模塊規格書里給出了兩個測試條件下的反向恢復能耗特征值:
    (1)Tj=25度;(2)Tj=125度送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元。電流均為IF,NOM(模塊的標稱電流)。
    IGBT模塊的損耗-小結:
    IGBT:
    導通損耗:

    (1)與IGBT芯片技術有關
    (2)與運行條件有關:與電流成正比,與IGBT占空比成正比,隨Tj升高而增加。
    (3)與驅動條件有關:隨Vge的增加而減小

    開關損耗:

    (1)與IGBT芯片技術有關
    (2)與工作條件有關:與開關頻率、電流、電壓成正比,隨Tj升高而增加。
    (3)與驅動條件有關:隨Rg的增大而增大送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,隨門極關斷電壓的增加而減小。

    FWD:
    導通損耗:

    (1)與FWD芯片技術有關
    (2)與工作條件有關:與電流成正比,與FWD占空比成正比。

    開關損耗:

    (1)與FWD芯片技術有關
    (2)與工作條件有關:與開關頻率送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元、電流、電壓成正比送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,隨Tj升高而增加。

    系統總的損耗:
    單個IGBT總的損耗PTr為通態損耗與開關損耗之和,單個反并聯二極管總的損耗PD為通態損耗和開關損耗之和。以變頻器為例送彩金38满100提现_无需存款注册秒送18元,系統總的損耗Ptot為6個IGBT和6個二極管損耗之和。
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