IGBT功耗设计

a. 功耗估算
通态损耗：
通态总功耗=饱和压降*通态电流。
在感性负载中，可以近似的通过VFM*续流二极管平均电流值来计算续流二
极管功耗。
开关功耗：
当PWM 信号频率高于5KHZ 时功耗会显著增加。
得到最精确的方法是测量IC 和VCE 的波形。将此波形逐点相乘即得到功耗
的瞬时波形，此波形是以焦耳/脉冲为单位的开关能量，该面积用作图积分来
计算。总开关功耗是开通及关断的功耗之和。平均功耗是单脉冲开关能量与
PWM 频率相乘得到的。
即：PSW=FPWM×（ESW（on）+ESW（OFF））
b. VVVF 变频器功耗计算
在变频器应用中IGBT 的电流和占空比经常变化，下面公式可以应用时估算。

通用变频器主电路及输出波形

A．IGBT 的功耗

B.每一个IGBT 开关的损耗

C．每一个IGBT 的总功耗

D．二极管功耗

E．每一臂的功耗

符号注释：
ESW(on)：T=125ºC;峰值电流ICP 下，每个脉冲对应的IGBT 开通能量。
ESW（off）：T=125ºC；峰值电流ICP 下，每个脉冲对应的IGBT 关断能量。
FSW：变频器每臂的PWM 开关频率（通常FSW=FC）。
ICP：正弦输出的电流峰值。
VCE（sat）:T=125ºC;峰值电流ICP 下，IGBT 的饱和电压。
VEC：IEP 情况下，续流二极管的正向压降。
D：PWM 信号占空比。
θ：输出电压与电流间的相位角。（功率因数=COSθ）
c. 平均结温的估算
IGBT 的最大结温是150ºC，在任何情况下都不能超过该值。

Rth 可以在数据手册中查到。

Rth(j-c)=标定的结壳热阻。

TJ=半导体结温。
PT=器件的总平均功耗（PSW+PSS）
TC=模块的基板温度。

热计算方法

d. 瞬态结温升的计算

瞬态热阻特性（IGBT 部分） 瞬态热阻特性（FWD 部分）