IGBT知识

数据以英飞凌IGBT模块FF450R17ME3 为例

一、电流参数

1. 额定电流（IC nom）

大功率IGBT模块一般是由内部并联若干IGBT芯片构成，FF450R17ME3内部是3个150A芯片并联，所以标称值为450A

额定电流可以用以下公式估算：

Tjmax–TC= VCEsat·IC nom·RthJC

VCEsat 是IC nom的函数，见规格书后图1，采用线性近似VCEsat=(IC nom+287)/310

Tjmax=150℃,TC=80℃,RthJC =0.055K/W

计算得：IC nom=500A

2. 脉冲电流（Icrm 和Irbsoa）

Icrm是可重复的开通脉冲电流（1ms仅是测试条件，实际值取决于散热情况）

Irbsoa 是IGBT可以关断的最大电流

所有模块的的Icrm和Irbsoa都是2倍额定电流值

3. 短路电流ISC

短路条件:t<10μs,Vge<15V,Rg>Rgnom(规格书中的值)，Tj<125℃

短路坚固性

ØIGBT2为平面栅IGBT:5-8倍IC

ØIGBT3/IGBT4为沟槽栅IGBT:4倍IC

二、电压参数

1. 集电极-发射极阻断电压Vces

测量Vces时，G/E两极必须短路

Vces为IGBT模块所能承受的最大电压，在任何时候CE间电压都不能超过这一数值，否则将造成去器件击穿损坏

Vces和短路电流ISC一起构成了IGBT模块的安全工作区：RBSOA图

由于模块内部寄生电感△V=di/dt*Lin 在动态情况下，模块耐压和芯片耐压有所区别

2. 饱和压降VCEsat

IFX IGBT的VCEsat随温度的升高而增大，称为VCEsat具有正温度系数，利于芯片之间实现均流

VCEsat 是IC的正向函数，随增大而增大IC

VCEsat随IC的增大而增大

VCEsat随VG的减小而增大

VCEsat 值可用来计算导通损耗

对于SPWM 控制, 导通损耗是:

三、开关参数

1. 内部门极电阻RGint

为了实现模块内部芯片的均流，模块内部集成了内部门极电阻。在计算驱动器峰值电流的时候，这个电阻值应算为门极总电阻的一部分。
外部门极电阻是客户设定的，它影响IGBT的开关速度。

文章来源：http://www.igbt8.com/jc/156.html

推荐的Rgext最小值在开关参数测试条件中给出客户可以使用不同的和RGon 和RGoff

最小Rgon 受限于开通di/dt，RGoff最小受限于关断dv/dt。RG过小会引起震荡而损坏IGBT

RGext 的取值

2. 外部门极电容(CGE)

为了控制高压IGBT的开启速度，推荐使用外部门极电容CGE

3. 门极电荷(QG)

4. Cies, Cres

Cies = CGE + CGC: 输入电容（输出短路） Coss = CGC + CEC:输出电容（输入短路） Cres = CGC: 反向转移电容(米勒电容) 频率f，所需的驱动功率:

5. 开关时间(tdon, tr, tdoff, tf)

开关时间很大程度上受IG(RG)、IC、VGE、Tj等参数影响，这些值可用来计算死区时间。

t_PHLmax：驱动输入高到低的延时
t_PLHmmin：驱动输入低到高的延时

6. 开关参数(Eon, Eoff)

英飞凌按照“10%-2%”积分限计算开关损耗，而有些其他厂商按照“10%-10%”计算，后者结果比前者会小10 –25%
Eon, Eoff受IC, VCE, 驱动能力(VGE, IG, RG), Tj和分布电感影响我们假设Eon和Eoff 正比于IC,在VCE_test（900V)的20%范围内正比于VCE，则有：

四、二极管参数

1. 阻断电压(VRRM)

类似于VCES at Tj 25℃

2. 额定电流(IF)

3. 脉冲电流(ICRM)

4. 抗浪涌能力(I²t)

这个值定义了二极管的抗浪涌电流的能力，用于选择输入熔断器。熔断器数值应该小于二极管的I2t值，熔断器的熔断速度应该小于10ms，否则应该选择I2t值更大的二极管。我们在125 ℃定义I2t值，在25 ℃下它会大得多，通过I2t值可判断二极管容流能力。

文章来源：http://www.igbt8.com/jc/156.html

5. 正向压降(VF)

类似于VCEsat 的定义, 给出了Tj=25℃ 和125℃时的值, 用来计算二极管的导通损耗和普通的二极管不同，一些英飞凌二极管在电流大于一定数值区域显现电压正温度系数， 这有利于二极管均流。

6. 开关参数(IRM, Qr, Erec)

二极管反向恢复受IGBT的开通di/dt, IC, Tj 等因素影响很大Irm 和Qr 仅为测试典型值, Erec 用来计算二极管的开关损耗