本應用筆記介紹了一種用于IGBT的數值算法，該IGBT在開關模式電源電路中運行，以確定其損耗。該設計示例使用經過測試和分析的600 W零電流開關升壓PFC（功率因數校正）電路，以準確預測從工作電路獲得的損耗。逐項預測損失，以便設計人員可以進行快速的紙質設計分析，以預測一種IGBT類型與另一種IGBT類型的性能。

介紹

提出了一種分析，該分析描述了一種用于確定IGBT損耗的數值算法。諸如MathCAD?之類的數學工作表程序可用于此應用程序。算法流程圖如圖1所示。所需的IGBT參數測試數據是從半導體制造商使用的基本設備測試電路中獲得的。

損耗計算算法。

確定諸如IGBT的有源功率因數校正（PFC）電路，交流輸出UPS系統和固態交流電動機驅動器之類的電源電路中的開關裝置損耗非常復雜。開關設備的傳導占空比和開關電流根據交流市電輸入或交流輸出電壓的瞬時幅度不斷變化。IGBT損耗是關斷鉗位電壓，集電極電流和結溫的復雜函數，這一事實使問題進一步惡化。圖2的表面圖中顯示了480V的單個關斷鉗位電壓的關斷能量，集電極電流和結溫之間的關系。

關斷能量與集電極和連接點的關系。

傳統的時域SPICE分析需要冗長的仿真，以生成大量的輸出文件。代表IGBT開關特性的SPICE模型只能在預設結溫下運行。此外，IGBT制造商的數據表沒有提供足夠的信息

來分析在所有開關條件下的器件損耗。

之前的工作

先前評估晶體管工作損耗以確定器件結溫的努力并未以交互的方式將信息與器件特性相關聯［2］，［3］，［4］。IGBT的傳導損耗是傳導電流和結溫的函數。導通和關斷開關損耗是IGBT集電極電壓，電流和結溫的函數。晶體管結溫又是晶體管總損耗和散熱器溫度的函數。

方法

本文針對IGBT的關斷，導通，導通和關斷損耗開發了數學模型。這些模型基于通過曲線擬合實驗室測試數據得出的方程式。這些方程式將IGBT損耗描述為結溫，集電極電流和集電極鉗位電壓的函數。應用這些公式確定圖3所示的連續模式升壓PFC電路中晶體管Q1的總損耗。

IGBT關斷損耗測試電路。

曲線擬合方程式中使用的經驗數據是使用測試夾具開發的，這些夾具可以精確表示PFC電路的工作條件。

編輯：hfy