IGBT模塊靜態參數

IGBT模塊參數詳解一IGBT靜態參數

VCES：集電極-發射極阻斷電壓
在可使用的結溫范圍內柵極-發射極短路狀態下，允許的斷態集電極-發射極最高電壓。手冊里VCES是規定在25°C結溫條件下，隨著結溫的降低VCES也會有所降低。降低幅度與溫度變化的關系可由下式近似描述：?.

Collector-emitter voltage of the IGBT

由于模塊內部雜散電感，模塊主端子與輔助端子的電壓差值為?，由于內部及外部雜散電感，VCES在IGBT關斷的時候最容易被超過。VCES在任何條件下都不允許超出，否則IGBT就有可能被擊穿。

Ptot：最大允許功耗

在Tc=25°C條件下，每個IGBT開關的最大允許功率損耗，及通過結到殼的熱阻所允許的最大耗散功率。Ptot可由下面公式獲得：?。

Maximum rating for Ptot

二極管所允許的最大功耗可由相同的方法計算獲得。

IC nom：集電極直流電流

在可使用的結溫范圍內流過集電極-發射極的最大直流電流。根據最大耗散功率的定義，可以由Ptot的公式計算最大允許集電極電流。因而為了給出一個模塊的額定電流，必須指定對應的結和外殼的溫度，如下圖所示。請注意，沒有規定溫度條件下的額定電流是沒有意義的。

在上式中Ic及VCEsat 、Ic都是未知量，不過可以在一些迭代中獲得。考慮到器件的容差，為了計算集電極額定直流電流，可以用VCEsat的最大值計算。

計算結果一般會高于手冊值，所有該參數的值均為整數。該參數僅僅代表IGBT的直流行為，可作為選擇IGBT的參考，但不能作為一個衡量標準。

ICRM：可重復的集電極峰值電流

最大允許的集電極峰值電流（Tj≤150°C），IGBT在短時間內可以超過額定電流。手冊里定義為規定的脈沖條件下可重復集電極峰值電流，如下圖所示。理論上，如果定義了過電流持續時間，該值可由允許耗散功耗及瞬時熱阻Zth計算獲得。然而這個理論值并沒有考慮到綁定線、母排、電氣連接器的限制。因此，數據手冊的值相比較理論計算值很低，但是，它是綜合考慮功率模塊的實際限制規定的安全工作區。

RBSOA：反偏安全工作區

該參數描述了功率模塊的IGBT在關斷時的安全工作條件。如果工作期間允許的最大結溫不被超過，IGBT芯片在規定的阻斷電壓下可驅使兩倍的額定電流。由于模塊內部雜散電感，模塊安全工作區被限定，如下圖所示。隨著交換電流的增加，允許的集電極-發射極電壓需要降額。此外，電壓的降額很大程度上依賴于系統的相關參數，諸如DC-Link的雜散電感以及開關轉換過程換流速度。對于該安全工作區，假定采用理想的DC-Link電容器，換流速度為規定的柵極電阻及柵極驅動電壓條件下獲得。

Isc：短路電流

短路電流為典型值，在應用中，短路時間不能超過10uS。IGBT的短路特性是在最大允許運行結溫下測得。

VCEsat：集電極-發射極飽和電壓

規定條件下，流過指定的集電極電流時集電極與發射極電壓的飽和值（IGBT在導通狀態下的電壓降）。

VCEsat隨著集電極電流的增加而增加，隨著Vge增加而減少。Vge不推薦使用太小的值，會增加IGBT的導通及開關損耗。

VCEsat可用來計算IGBT的導通損耗，如下式描述，切線的點應盡量靠近工作點。

對于SPWM控制方式，導通損耗可由下式獲得：

審核編輯：劉清