IGBT功率损耗计算--蔡华.pdfVIP

IGBT功率损耗计算对比 手算、Psim 热模型、IPOSIM计算 蔡 华 目的：对Psim 中IGBT 热模型功率计算方法进行验证，以便后期使用参考。 方法：(1)根据器件手册计算； (2)根据英飞凌官方提供的计算工具核对. 条件：经典的Buck 电路； 输入电压：1000V； 输出电压：500V； 输出电感：1mH； 负载电阻：5Ω； 开关频率：5kHz 占空比：0.5； IGBT：英飞凌FF300R17ME4。 Psim 仿真电路见图1。 图 1 Psim 仿真模型 英飞凌网站主页IPOSIM 工具入口方法见图2。 英飞凌官方功率计算网站 /iposim/HighPower/All/TopologySelection.aspx 图 2 英飞凌网站主页IPOSIM 工具入口 1. 手工计算IGBT 损耗 (1)计算IGBT 导通损耗。 手册中给定的器件FF300R17ME3 的IGBT 导通电流与压降关系如图3 所示。 图 3 IGBT 导通电流与压降 IGBT 导通时，从上述条件，可知，负载电压500V，负载平均电流100A，对应器件压降 1.4V，占空比为0.5，平均导通损耗Pcond=100A*1.4V*0.5=70W。 (2)计算IGBT 开关损耗。 手册中给定的IGBT 开通和关断损耗与电流关系如图4 所示。 图 4 IGBT 开通和关断损耗与电流关系 IGBT 导通平均电流为 100A，开通关断，每次开关动作对应的开通和关断损耗 Eon+Eoff=75mJ，实际Uce 承受电压为1000V，图中测试条件为900V，所以还要乘以1000/900， 开关频率为5kHz。所以对应的开关损耗为Psw=75m*5k*1000/900=416.6W。 (3)计算IGBT 反并联二极管导通损耗。 手册中给定的IGBT 反并联二极管压降与电流关系如图5 所示。 图 5 IGBT 反并联二极管压降与电流关系 IGBT 关断时，电流从续流二极管流过，IGBT 反并联二极管导通电流基本为0，损耗为0， 可能此处不严谨，求拍。 (4)计算IGBT 反并联二极管反向恢复损耗。 手册中给定的IGBT 反并联二极管反向恢复损耗与电流关系如图6 所示。 图 6 IGBT 反并联二极管反向恢复损耗与电流关系 由于IGBT 反并联二极管无电流，所以认为此处反向恢复损耗也为零。 2. IPOSIM 工具 （英飞凌官方网站IGBT 损耗计算） 选择DC/DC-Buck 电路拓扑，输入如下参数，选择本文的器件，计算。 DC/DC - Buck Simulation ResultsHello: Hua Cai | Logout | Feedback | Help/Support Input Requirements Input Voltage 1000 V Blocking Voltage 1700 V Output Voltage 500 V Duty Cycle 0.5 Switching 5000 Hz Frequency Load Resistance 5 Ω Load Inductance 1 mH FF300R17ME4 Igbt Parameters VCEsat,25°C 1.95 V Eon+Eoff,125°C 190.50 mWs RG,on 3.3