在诸如PWM控制等发生复杂损耗的情况下,计算IGBT和FWD的损耗较困难。建议使用带有演算功能的DSO(数字存储示波器)等对实际工作的电路进行测量。(例如:Tektronix的产品中备有动力解析软件TDSPWR3)选择散热器时需要知道大概的损耗,在此举例介绍一下计算损耗的方法。
    相对于外壳温度的过渡结温上升:

    范例
    PTMB75B12C, 变频器输出电流 (IOP) 75A, 控制率 (m) 1, 开关频率 (f) 15kHz, 功率因数cosφ 0.85。
    image.png
    在此重新说明一次,IGBT的损耗为通态损耗Psat、开通损耗PON、关断损耗POFF之和,而FWD的损耗为通态损耗PF、反向恢复损耗PRR 之和。
    image.png
    由于 IOP=75A, VCE(sat) =2.2V (125℃), m=1, cosφ=0.85,Psat=35.5(W)
    image.png
    VF在75A、125℃条件下的 FWD 正向电压为1.8V。PF=4.7W

    从图表上可以获知,75A时1脉冲单位的开通、关断、反向恢复能量分别为7.5mJ、7mJ、6mJ。与频率(15kHz)、还有1/π*1相乘后,即可得出平均损耗。
    EON=35.8(W)、EOFF=33.4(W)、ERR=28.6(W)
    单个IGBT、FWD的损耗:

    单个IGBT的 单个FWD的
    平均损耗范例 平均损耗范例
    104.7W 33.3W
    (Psat+PON+POFF) (PF+PRR)
    各个IGBT、FWD的损耗:模块整体的损耗828W
    各个IGBT、FWD的温度上升:

    image.png
    IGBT:Rth(j-c)=0.3℃/W,ΔT(j-c)=31.4℃

    FWD:Rth(j-c)=0.6℃/W,ΔT(j-c)=20.0℃
    image.png
    上一页所计算的温度上升是平均或稳态的数值。根据需要,可以使用过渡热阻计算温度上升的最高值。rth(t)是时间t的过渡热阻
    image.png
    image.png
    对于内置有多个IGBT的模块,选取损耗最大(温度上升最高)的IGBT,另加上上述的温度脉动部分。