一文搞懂IGBT的损耗与结温计算 (igbt igbt)
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图1.TO−封装,显示了IGBT芯片(左)和二极管芯片(右)IGBT开通图2.IGBT开通损耗波形将开通波形的电压和电流相乘,即可计算出该周期的功率。功率波形的积分显示在屏幕底部。这就得出了IGBT开通损耗的能量。功率测量开始和结束的时间点可以任意选择,但是一旦选定了一组标准,测量就应始终遵循这些标准。IGBT导通损耗图3.IGBT传导损耗波形导通损耗发生在开通损耗区和关断损耗区之间。同样应使用积分,因为该周期内的功率并不是恒定的。IGBT关断图4.IGBT关断损耗波形开通、导通和关断损耗构成了IGBT芯片损耗的总和。关断状态损耗可以忽略不计,不需要计算。为了计算IGBT的总功率损耗,须将这三个能量之和乘以开关频率。IGBT损耗必须使用阻性负载或在负载消耗功率的部分周期内进行测量。这样可消除二极管导通。图5.二极管导通损耗波形FWD反向恢复图6.二极管反向恢复波形图5和图6显示了二极管在整流器或电抗模式下工作期间的电流和电压波形。二极管损耗的计算类似于IGBT损耗。需要了解的是,损耗以半正弦波变化。需要考虑从峰值到过零的变化,以得出器件的平均功耗。IGBT和二极管功耗计算测量完这五个损耗分量后,需要将它们与测量条件相关联,以便计算每个芯片的总功耗。图7.感性负载波形图7显示了感性负载(如电机)的典型电压和电流波形。从t0到t1,电流为电抗性,二极管传导电流。从t1到t2,电流为阻性,IGBT传导电流。这些时间段的功耗具有重要价值。基于单个脉冲计算每个时间段的平均功耗非常复杂,但我们可以合理的精度进行估算。为此,我们需要计算该时间段的平均功耗。在这种情况下,有必要计算平均(或加热)当量。对于电压和电流值,它是均方根值;对于功率,它是平均值。平均功耗此公式计算的是正弦波每个四分之一部分的功率,因此要进行校正,我们需要在分母中添加一个因子4。只要电压过零点在0°和°之间(对于感性负载必定如此),这就是有效的,故公式变为:
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