本應(yīng)用筆記介紹了一種用于IGBT的數(shù)值算法，該IGBT在開(kāi)關(guān)模式電源電路中運(yùn)行，以確定其損耗。該設(shè)計(jì)示例使用經(jīng)過(guò)測(cè)試和分析的600 W零電流開(kāi)關(guān)升壓PFC（功率因數(shù)校正）電路，以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)從工作電路獲得的損耗。逐項(xiàng)預(yù)測(cè)損失，以便設(shè)計(jì)人員可以進(jìn)行快速的紙質(zhì)設(shè)計(jì)分析，以預(yù)測(cè)一種IGBT類(lèi)型與另一種IGBT類(lèi)型的性能。

介紹

提出了一種分析，該分析描述了一種用于確定IGBT損耗的數(shù)值算法。諸如MathCAD?之類(lèi)的數(shù)學(xué)工作表程序可用于此應(yīng)用程序。算法流程圖如圖1所示。所需的IGBT參數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)是從半導(dǎo)體制造商使用的基本設(shè)備測(cè)試電路中獲得的。

損耗計(jì)算算法。

確定諸如IGBT的有源功率因數(shù)校正（PFC）電路，交流輸出UPS系統(tǒng)和固態(tài)交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器之類(lèi)的電源電路中的開(kāi)關(guān)裝置損耗非常復(fù)雜。開(kāi)關(guān)設(shè)備的傳導(dǎo)占空比和開(kāi)關(guān)電流根據(jù)交流市電輸入或交流輸出電壓的瞬時(shí)幅度不斷變化。IGBT損耗是關(guān)斷鉗位電壓，集電極電流和結(jié)溫的復(fù)雜函數(shù)，這一事實(shí)使問(wèn)題進(jìn)一步惡化。圖2的表面圖中顯示了480V的單個(gè)關(guān)斷鉗位電壓的關(guān)斷能量，集電極電流和結(jié)溫之間的關(guān)系。

關(guān)斷能量與集電極和連接點(diǎn)的關(guān)系。

傳統(tǒng)的時(shí)域SPICE分析需要冗長(zhǎng)的仿真，以生成大量的輸出文件。代表IGBT開(kāi)關(guān)特性的SPICE模型只能在預(yù)設(shè)結(jié)溫下運(yùn)行。此外，IGBT制造商的數(shù)據(jù)表沒(méi)有提供足夠的信息

來(lái)分析在所有開(kāi)關(guān)條件下的器件損耗。

之前的工作

先前評(píng)估晶體管工作損耗以確定器件結(jié)溫的努力并未以交互的方式將信息與器件特性相關(guān)聯(lián)［2］，［3］，［4］。IGBT的傳導(dǎo)損耗是傳導(dǎo)電流和結(jié)溫的函數(shù)。導(dǎo)通和關(guān)斷開(kāi)關(guān)損耗是IGBT集電極電壓，電流和結(jié)溫的函數(shù)。晶體管結(jié)溫又是晶體管總損耗和散熱器溫度的函數(shù)。

方法

本文針對(duì)IGBT的關(guān)斷，導(dǎo)通，導(dǎo)通和關(guān)斷損耗開(kāi)發(fā)了數(shù)學(xué)模型。這些模型基于通過(guò)曲線(xiàn)擬合實(shí)驗(yàn)室測(cè)試數(shù)據(jù)得出的方程式。這些方程式將IGBT損耗描述為結(jié)溫，集電極電流和集電極鉗位電壓的函數(shù)。應(yīng)用這些公式確定圖3所示的連續(xù)模式升壓PFC電路中晶體管Q1的總損耗。

IGBT關(guān)斷損耗測(cè)試電路。

曲線(xiàn)擬合方程式中使用的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)是使用測(cè)試夾具開(kāi)發(fā)的，這些夾具可以精確表示PFC電路的工作條件。

編輯：hfy