igbt参数的定义与PWM形式开关电源中igbt的耗损解析

2021-12-03

在任何设备中选用igbt模块 都能碰到igbt模块的选用及热设计问题。当电压应力和电流应力这2个直观参数确定以后,最后要按照igbt模块在使用情况下的耗损及热循环能力来确定igbt模块。

一般因为选用情况不同,通过igbt模块数据实用手册供应的参数无法准确得出使用情况下igbt模块的耗损。

比较好的办法是通过检测行业确定igbt模块数据实用手册中参数的检测情况与真实应用环境的差别,并讲述igbt模块的耗损的简单测量法。
igbt模块参数的定义

厂商所供应的igbt模块 开关参数一般是在纯感性负载下检测的,图1和图2分别是IR公司和TOSHIBA公司检测开关时间的线路和定义开关时间的波型。

其共同特性是:导通处在续流模式的纯感性负载;断开有箝位二极管的纯感性负载。

一些数据实用手册还供应了开关环节的能量损耗,也是在一样情况下检测的。

针对PWM形式运行并选用变压器的开关电源,其工作情况则与之差别非常大。图3是11kW半桥型线路以及运行波型,选用的igbt模块为GA75TS120U。由波型可以看到,电流上升时间tr约为500ns,下降时间tf约为300ns。

但在数据手册中,GA75TS120U的电流升降时间各自为tr=100ns,tf=80ns,与真实工作情况差别过大。其缘由通常在于下列2个层面:

(1)导通时,图3中因为变压器漏感的存在,igbt模块事实上导通了1个零电流感性负载,近似于零电流导通,电流上升率受漏感充电速度的限制,因此真实电流上升时间tr不完全依赖于igbt模块。

而数据实用手册中供应导通处在续流模式的纯感性负载,导通瞬间,igbt模块既要承担电感中的电流,还需要承担续流二极管的反向恢复电流,电流上升率则完全依赖于igbt模块的导通速度。

(2)断开时,图3中的igbt模块并不是在断开1个纯感性负载,而是断开1个R-L型负载(变压器以及负载,从变压器1次侧可等效为R-L型负载),其电流的下降时间tf要慢于断开带箝位的纯感性负载。

而且,针对纯感性负载,唯有当igbt模块的集电极电压上升到箝位值后,igbt模块的电流才开始下降(见图1、图2中波型),而电阻-电感性负载时,集电极电压和电流近乎是一起发生变化的(见图3b波型)。

由于上述因素,图3中igbt模块的tr、tf均超出给定值,但这并不意味着耗损的上升,由于开关损耗还决定于开关过程中电压电流的"重叠"程度,而图3中的"重迭"明显比不上图1、图2中严重,因此整体耗损将下降。

以上就是传承电子对igbt参数的定义与PWM形式开关电源中igbt的耗损解析的介绍,传承电子是一家以电力电子为专业领域的功率半导体模块制造商,为众多的企业公司提供功率半导体模块的定制、生产和加工,同时还给众多公司提供来料代工或贴牌加工业务。主要产品为各种封装形式的绝缘式和非绝缘式功率半导体模块、各种标准和非标准的功率半导体模块等。

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