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1、IGBT 损耗的计算步骤与方法IGBT 损耗的计算步骤与方法作者： 微叶科技时间： 2015-09-08 17:50国内外有很多专家学者对IGBT 器件的损耗模型进行了较深入的研究，还将损耗模型主要分为两大类：基于物理结构的IGBT 损耗模型和基于数学结构的IGBT 损耗模型。基于物理结构的损耗模型通过分析IGBT/DIODE 的物理结构和内部载流子的工作情况，采用电容、电阻、 电感、电流源、 电压源等一些相对简单的元件模拟出IGBT 的特性，利用仿真软件仿真IGBT 在各种工作情况下的电压、电流波形。从而计算得到IGBT 的损耗。基于数学方法的IGBT 损耗模型与器件的具体类型无关，它是基于

2、大量数据的测量，试图寻找出功耗与各个因素的数量关系。然而，在工程实践中工程师一般不会消耗大量的时间来进行计算，所以本文就是在介绍基本原理的基础上，参考相应的资料结合实践给出合适的计算方法。IGBT 典型的电压/电流曲线（VCE/ICE ）如图 1 所示。这个曲线可以用门限电压加电阻电压叠加的方法来进行线性化，即（ 1）式中， ICN 和 VCEN 为额定电流下的额定电压（由制造商提供，不同的IGBT 模块略有不同）。二极管的正向导通电压满足指数规律，但在工作范围内，也可以近似为一线性方程：（ 2）式中， VFN 为额定电流下的二极管电压降；为 VFO为门槛电压，典型值为0.7V。图 1 IGB

3、T 模块 IGBT 典型的电压/电流曲线（VCE/ICE ）1. 损耗计算由于二极管的计算方法与IGBT 基本相同，所以下文主要分析的是IGBT 部分。假设电源的开关波形如图2 所示。图 2 电源开关波形（ 1 ）功率损耗计算 IGBT 的功率损耗，首先来计算1 个脉冲中的损耗，单个脉冲中包括导通损耗和开关损耗，如图3 所示。图 3 单个脉冲IGBT 的功率损耗（ 1） VCE（sat ） ， VSIC 特性曲线计算导通损耗，一般采用TJ=25时的特性曲线。（ 3）2）开关损耗开关损耗可用实际电压电流波形在开通和关断时间（ 4）式中， n 为分割数，如图4 所示，将ta 至 tb 之间的区间

4、n 等分，计算每个区间的平均功耗，Eoff 采用同样的计算方法。图 4 开关损耗积分时间区域tatb由公式（3）和公式（4）可以得到一个脉冲中的损耗为E1=Esat+Eon+Eoff（ 5 ）2. 平均功率的计算1 个脉冲内平均功耗为（ 6）用矩形波形近似得到图5 所示的电源驱动波形。5 矩形波形示意图计算tw2 期间内的平均功耗，如图6 所示，即（ 7）式中， N 为 tw2 期间内的脉冲个数。图 6 矩形平均功耗波示意图计算电源整体的平均功耗，如图6 所示，即（ 8）了解 IGBT 功率损耗的计算，对测量电源的稳定型、预测使用寿命有重要的作用，由于IGBT 的型号各异，工程人员在使用IGBT 时，一定要参考其使用手册中关于功率损耗的部分，在充分了解器件特性的前提

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