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IGBT損耗的計算步驟與方法 IGBT損耗的計算步驟與方法作者：微葉科技 時間：2015-09-08 17:50 國內外有很多專家學者對IGBT器件的損耗模型進行了較深入的研究，還將損耗模型主要分為兩大類：基于物理結構的IGBT損耗模型和基于數學結構的IGBT損耗模型。 基于物理結構的損耗模型通過分析IGBT/DIODE的物理結構和內部載流子的工作情況，采用電容、電阻、電感、電流源、電壓源等一些相對簡單的元件模擬出IGBT的特性，利用仿真軟件仿真IGBT在各種工作情況下的電壓、電流波形。從而計算得到IGBT的損耗。 基于數學方法的IGBT損耗模型與器件的具體類型無關，它是基于大量數據的測量，試圖尋找出功耗與各個因素的數量關系。 然而，在工程實踐中工程師一般不會消耗大量的時間來進行計算，所以本文就是在介紹基本原理的基礎上，參考相應的資料結合實踐給出合適的計算方法。 IGBT 典型的電壓/電流曲線（VCE/ICE）如圖1所示。這個曲線可以用門限電壓加電阻電壓疊加的方法來進行線性化，即 （1） 式中，ICN和VCEN為額定電流下的額定電壓（由制造商提供，不同的IGBT模塊略有不同）。 二極管的正向導通電壓滿足指數規律，但在工作范圍內，也可以近似為一線性方程： （2） 式中，VFN為額定電流下的二極管電壓降；為VFO為門檻電壓，典型值為0.7V。 圖1 IGBT模塊IGBT典型的電壓/電流曲線（VCE/ICE）1. 損耗計算 由于二極管的計算方法與IGBT基本相同，所以下文主要分析的是IGBT部分。假設電源的開關波形如圖2所示。 圖2 電源開關波形（1）功率損耗 計算IGBT的功率損耗，首先來計算1個脈沖中的損耗，單個脈沖中包括導通損耗和開關損耗，如圖3所示。 圖3 單個脈沖IGBT的功率損耗 1）使用VCE(sat），VSIC特性曲線計算導通損耗，一般采用TJ=25時的特性曲線。 （3）2）開關損耗 開關損耗可用實際電壓電流波形在開通和關斷時間內的積分來求得。 （4） 式中，n為分割數，如圖4所示，將ta至tb之間的區間n等分，計算每個區間的平均功耗，Eoff采用同樣的計算方法。 圖4 開關損耗積分時間區域tatb 由公式（3）和公式（4）可以得到一個脈沖中的損耗為E1=Esat+Eon+Eoff （5）2. 平均功率的計算 1個脈沖內平均功耗為 （6） 用矩形波形近似得到圖5所示的電源驅動波形。 圖5 矩形波形示意圖 計算tw2期間內的平均功耗，如圖6所示，即 （7） 式中，N為tw2期間內的脈沖個數。 圖6 矩形平均功耗波示意圖 計算電源整體的平均功耗，如圖6所示，即 （8） 了解IGBT功率損耗的計算，對測量電源的穩定型、預測使用壽命有重要的作用，由于IGBT的型號各異，工程人員在使用IGBT時，一定要參考其使用手冊中關于功率損耗的部分，在充分了解器件特性的前提

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