igbt參數(shù)的定義與PWM形式開關(guān)電源中igbt的耗損解析

2021-12-03

在任何設(shè)備中選用igbt模塊 都能碰到igbt模塊的選用及熱設(shè)計問題。當(dāng)電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力這2個直觀參數(shù)確定以后,最后要按照igbt模塊在使用情況下的耗損及熱循環(huán)能力來確定igbt模塊。

一般因為選用情況不同,通過igbt模塊數(shù)據(jù)實用手冊供應(yīng)的參數(shù)無法準(zhǔn)確得出使用情況下igbt模塊的耗損。

比較好的辦法是通過檢測行業(yè)確定igbt模塊數(shù)據(jù)實用手冊中參數(shù)的檢測情況與真實應(yīng)用環(huán)境的差別,并講述igbt模塊的耗損的簡單測量法。
igbt模塊參數(shù)的定義

廠商所供應(yīng)的igbt模塊 開關(guān)參數(shù)一般是在純感性負載下檢測的,圖1和圖2分別是IR公司和TOSHIBA公司檢測開關(guān)時間的線路和定義開關(guān)時間的波型。

其共同特性是:導(dǎo)通處在續(xù)流模式的純感性負載;斷開有箝位二極管的純感性負載。

一些數(shù)據(jù)實用手冊還供應(yīng)了開關(guān)環(huán)節(jié)的能量損耗,也是在一樣情況下檢測的。

針對PWM形式運行并選用變壓器的開關(guān)電源,其工作情況則與之差別非常大。圖3是11kW半橋型線路以及運行波型,選用的igbt模塊為GA75TS120U。由波型可以看到,電流上升時間tr約為500ns,下降時間tf約為300ns。

但在數(shù)據(jù)手冊中,GA75TS120U的電流升降時間各自為tr=100ns,tf=80ns,與真實工作情況差別過大。其緣由通常在于下列2個層面:

(1)導(dǎo)通時,圖3中因為變壓器漏感的存在,igbt模塊事實上導(dǎo)通了1個零電流感性負載,近似于零電流導(dǎo)通,電流上升率受漏感充電速度的限制,因此真實電流上升時間tr不完全依賴于igbt模塊。

而數(shù)據(jù)實用手冊中供應(yīng)導(dǎo)通處在續(xù)流模式的純感性負載,導(dǎo)通瞬間,igbt模塊既要承擔(dān)電感中的電流,還需要承擔(dān)續(xù)流二極管的反向恢復(fù)電流,電流上升率則完全依賴于igbt模塊的導(dǎo)通速度。

(2)斷開時,圖3中的igbt模塊并不是在斷開1個純感性負載,而是斷開1個R-L型負載(變壓器以及負載,從變壓器1次側(cè)可等效為R-L型負載),其電流的下降時間tf要慢于斷開帶箝位的純感性負載。

而且,針對純感性負載,唯有當(dāng)igbt模塊的集電極電壓上升到箝位值后,igbt模塊的電流才開始下降(見圖1、圖2中波型),而電阻-電感性負載時,集電極電壓和電流近乎是一起發(fā)生變化的(見圖3b波型)。

由于上述因素,圖3中igbt模塊的tr、tf均超出給定值,但這并不意味著耗損的上升,由于開關(guān)損耗還決定于開關(guān)過程中電壓電流的"重疊"程度,而圖3中的"重迭"明顯比不上圖1、圖2中嚴(yán)重,因此整體耗損將下降。

以上就是傳承電子對igbt參數(shù)的定義與PWM形式開關(guān)電源中igbt的耗損解析的介紹,傳承電子是一家以電力電子為專業(yè)領(lǐng)域的功率半導(dǎo)體模塊制造商,為眾多的企業(yè)公司提供功率半導(dǎo)體模塊的定制、生產(chǎn)和加工,同時還給眾多公司提供來料代工或貼牌加工業(yè)務(wù)。主要產(chǎn)品為各種封裝形式的絕緣式和非絕緣式功率半導(dǎo)體模塊、各種標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)的功率半導(dǎo)體模塊等。

關(guān)注微信公眾號,了解更多資訊