本应用笔记介绍了在
开关模式
电源电路中运行的 IGBT 的数值算法，以确定其损耗。该设计示例使用经过测试和分析的 600 W 零电流开关升压 PFC（功率因数校正）电路，以准确预测从工作电路获得的损耗。预测损耗逐项列出，以便设计人员可以快速进行纸质设计分析，以预测一种 IGBT 类型与另一种类型的性能对比。
本应用笔记介绍了在开关模式电源电路中运行的 IGBT 的数值算法，以确定其损耗。该设计示例使用经过测试和分析的 600 W 零电流开关升压 PFC（功率因数校正）电路，以准确预测从工作电路获得的损耗。预测损耗逐项列出，以便设计人员可以快速进行纸质设计分析，以预测一种 IGBT 类型与另一种类型的性能对比。
介绍
分析描述了用于确定 IGBT 损耗的数值算法。数学工作表程序（例如 MathCAD?）可用于此应用程序。算法流程图如图1所示。所需的IGBT参数测试数据是从半导体制造商使用的基本器件测试电路中获得的。
使用数值方法评估 IGBT 损耗
损耗计算算法。
确定电源电路中的开关器件损耗极其复杂，例如有源功率因数校正 (PFC) 电路、交流输出 UPS 系统和使用 IGBT 作为开关器件的固态交流电机驱动器。开关器件的导通占空比和开关电流随着交流电源输入或交流输出电压的瞬时幅度的函数而不断变化。由于 IGBT 损耗是关断钳位电压、集电极电流和结温的复杂函数，这一事实进一步加剧了该问题。图 2 的曲面图中显示了 480V 单个关断钳位电压下的关断能量、集电极电流和结温之间的关系。
使用数值方法评估 IGBT 损耗
关闭能量作为 Icollector 和 Tjunction 的函数。
传统的时域 SPICE 分析需要长时间的模拟，从而生成大量的输出文件。代表 IGBT 开关特性的 SPICE 模型只能在预设结温下运行。此外，IGBT 制造商数据表没有提供足够的信息
来分析所有开关条件下器件的损耗。
之前的工作
先前评估
晶体管工作损耗以确定器件结温的努力并未以交互方式将信息与器件特性联系起来 [2]、[3]、[4]。IGBT 传导损耗是传导电流和结温的函数。开通和关断开关损耗是 IGBT 集电极电压、电流和结温的函数。晶体管结温又是晶体管损耗和散热器温度的函数。
方法
本文建立了 IGBT 关断、导通、导通状态和关断状态损耗的数学模型。该模型基于通过曲线拟合实验室测试数据开发的方程。这些方程将 IGBT 损耗描述为结温、集电极电流和集电极钳位电压的函数。这些方程用于确定图 3 所示连续模式升压 PFC 电路中晶体管 Q1 的总损耗。
IGBT 关断损耗测试电路。
曲线拟合方程中使用的经验数据是利用密切代表 PFC 电路工作条件的测试夹具开发的。
