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关于IGBT损耗的几点体会

近日发现有些兄弟在为IGBT发热问题所困扰,本人试归纳了以下几点体会供参考,有不足的地方请各位指出。

一、IGBT的损耗主要包括通态损耗和开关损耗。

二、通态损耗主要取决于IGBT的导通饱和压隆Vce(sat),开关损耗主要取决于开通时间ton和关断时间toff,不同的频率及不同的电路方式,这两种损耗所占的总损耗的比例是不同的。

三、当工作频率较低时,通态损耗是主要的,建议选取低饱和压隆的IGBT;当工作频率较高时,开关损耗是主要的,建议选取短拖尾电流的快速IGBT

四、选用更大电流的模块则可把开关速度提高并减小开关损耗。

五、开关损耗包括开通损耗和关断损耗,在串联谐振电路中,IGBT开通时做到零电压开通是较易做到的,这时的开通损耗极小;IGBT关断时做到接近零电流关断是可以做到的,这时的关断损耗也较小。

六、栅极电阻RG减小可缩短开通时间ton和关断时间toff,并减小了开通损耗和关断损耗,但却增加了浪涌电压和电磁干扰。RG的选取是应在各个矛盾中选取一个平衡点。
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2011-07-21 17:23
总结得不错,这是最基本的无误的知识。
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lzhoujun
LV.3
3
2011-07-21 19:12
谢谢 学习了
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fsrhc
LV.4
4
2011-07-22 08:30
我想要综合做好这几点有点困难
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2011-07-22 10:52
实际使用的时候,会有一些意想不到的problem。但是基本的思路你还是正确的。
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zhufdf
LV.4
6
2011-07-22 11:59
@命运宠爱
实际使用的时候,会有一些意想不到的problem。但是基本的思路你还是正确的。
,楼主讲的很好!
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2011-07-22 23:24
@fsrhc
我想要综合做好这几点有点困难
在满载时,这几点是都可做到的,努力吧!
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2011-07-22 23:29
@命运宠爱
实际使用的时候,会有一些意想不到的problem。但是基本的思路你还是正确的。
我在早期,的确遇到一些意想不到的问题,经过深入的分析和细致的实验,现在都解决了。
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2011-08-01 16:58

关于您所说第四点,开关损耗是与开关频率有关系的,开关频率越高开关损耗也越大,怎么会把开关速度提高而减小开关损耗呢?

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stevenpe
LV.4
10
2011-08-01 18:10
@liningustb
关于您所说第四点,开关损耗是与开关频率有关系的,开关频率越高开关损耗也越大,怎么会把开关速度提高而减小开关损耗呢?

关于这一点,你可以参考一下:

每一种IGBT芯片都有特定的最佳运行开关频率段和运行开关特性。

最佳运行开关频率段是指该种IGBT芯片在此开关频率段运行时,损耗较小,运行特性较为理想。任何一款IGBT模块,不是说你想运行在什么开关频率,都能出来额定的电流。例如KS4和KT4,现在可能好多厂家都在用,大家都知道,KS4运行在30khz左右都没问题,发热量不是很大,电流完全出的来;而KT4如果运行在30khz就会很烫,需要降额使用,这就是由芯片特性决定的。KS4是ufrtafast芯片做的,而KT4好像是NPT standard第四代芯片做的,这就决定了KS4是高频的IGBT模块,而KT4一般运行在15khz较为理想。

运行开关特性跟门极电阻值的选择有关系,不通电流等级的IGBT模块,所需要的门极电阻值是不一样的,需要不一样的理由就是为了让IGBT运行的更理想,此处说的更理想包括开通关断损耗、IGBT开关运行时间、开通关断时所产生的DI/DT等;都跟门极电阻值的选择有较大的关系。

一般IGBT原厂在推荐客户使用时,都会告知客户,该款IGBT适合于什么开关频率,要选取多大的门极电阻值较为合适。

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2011-08-01 18:44
@stevenpe
关于这一点,你可以参考一下:每一种IGBT芯片都有特定的最佳运行开关频率段和运行开关特性。最佳运行开关频率段是指该种IGBT芯片在此开关频率段运行时,损耗较小,运行特性较为理想。任何一款IGBT模块,不是说你想运行在什么开关频率,都能出来额定的电流。例如KS4和KT4,现在可能好多厂家都在用,大家都知道,KS4运行在30khz左右都没问题,发热量不是很大,电流完全出的来;而KT4如果运行在30khz就会很烫,需要降额使用,这就是由芯片特性决定的。KS4是ufrtafast芯片做的,而KT4好像是NPTstandard第四代芯片做的,这就决定了KS4是高频的IGBT模块,而KT4一般运行在15khz较为理想。运行开关特性跟门极电阻值的选择有关系,不通电流等级的IGBT模块,所需要的门极电阻值是不一样的,需要不一样的理由就是为了让IGBT运行的更理想,此处说的更理想包括开通关断损耗、IGBT开关运行时间、开通关断时所产生的DI/DT等;都跟门极电阻值的选择有较大的关系。一般IGBT原厂在推荐客户使用时,都会告知客户,该款IGBT适合于什么开关频率,要选取多大的门极电阻值较为合适。

支持!

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2011-08-01 18:49
@liningustb
关于您所说第四点,开关损耗是与开关频率有关系的,开关频率越高开关损耗也越大,怎么会把开关速度提高而减小开关损耗呢?
我第四点是说,当把IGBT的电流余量取大一点(即大马拉小车)时,既可提高开关频率,又可减小开通损耗。
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2011-08-01 18:51
@十年不鸣
我第四点是说,当把IGBT的电流余量取大一点(即大马拉小车)时,既可提高开关频率,又可减小开通损耗。
对不起,打错字了,是[既可提高开关频率,又可减小开关损耗]。
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laoba_9999
LV.2
14
2011-08-09 15:28

在串联谐振电路中,IGBT开通时做到零电压开通是较易做到的,这时的开通损耗极小;IGBT关断时做到接近零电流关断是可以做到的,这时的关断损耗也较小。

问楼主,这个结论是在感性的,还是在容性的状态下的情况。

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bigbigeasy
LV.6
15
2011-08-09 16:09
@十年不鸣
对不起,打错字了,是[既可提高开关频率,又可减小开关损耗]。
电流余量取大,驱动会有问题
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2011-08-11 00:23
@laoba_9999
在串联谐振电路中,IGBT开通时做到零电压开通是较易做到的,这时的开通损耗极小;IGBT关断时做到接近零电流关断是可以做到的,这时的关断损耗也较小。问楼主,这个结论是在感性的,还是在容性的状态下的情况。
弱感性。
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2011-08-11 00:35
@bigbigeasy
电流余量取大,驱动会有问题
若你的驱动电路的驱动能力本身已经有限,则把IGBT的电流余量取大后,驱动会有问题 。故电流余量取大后,要检查驱动能力是否足够、栅极电阻是否匹配等。
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laoba_9999
LV.2
18
2011-08-11 10:53
@十年不鸣
弱感性。

谢谢。好像大家都做弱感性的,有没有人做弱容性的。

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2011-09-07 14:31
@十年不鸣
我第四点是说,当把IGBT的电流余量取大一点(即大马拉小车)时,既可提高开关频率,又可减小开通损耗。
电流余量大,芯片面积大,价格就高
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2011-09-19 13:44
好帖子~~~感谢楼主啊!!!
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czlw888
LV.7
21
2011-09-20 22:57
@电源网-源源
好帖子~~~感谢楼主啊!!!
不错
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2011-10-05 11:46
@电源网-源源
好帖子~~~感谢楼主啊!!!
谢谢!
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2011-10-05 11:48
@命运宠爱
电流余量大,芯片面积大,价格就高

本人认为在各项保护到位的情况下,电流余量取大1倍已足可保证不炸IGBT。在某些场合,当其它方法都用过后,开关频率或开关损耗还达不到要求时,可考虑把电流余量再取大些,这样做IGBT的价格当然会增加。

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stevenpe
LV.4
24
2011-10-07 18:49
@十年不鸣
本人认为在各项保护到位的情况下,电流余量取大1倍已足可保证不炸IGBT。在某些场合,当其它方法都用过后,开关频率或开关损耗还达不到要求时,可考虑把电流余量再取大些,这样做IGBT的价格当然会增加。

各项保护做到位的话,差不多50%甚至30%的就可以搞定,问题往往在于有些做了直通过流保护,但是来不及相应。亦或者是机器做的很好,但是使用者使用不行,完全不按照机器指南来使用,最简单的,就是客户在装机时,经常把线圈电感量搞错,造成炸机的很多。

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2011-10-07 22:39
@stevenpe
各项保护做到位的话,差不多50%甚至30%的就可以搞定,问题往往在于有些做了直通过流保护,但是来不及相应。亦或者是机器做的很好,但是使用者使用不行,完全不按照机器指南来使用,最简单的,就是客户在装机时,经常把线圈电感量搞错,造成炸机的很多。

一、  我厂是既有卖整机,也有卖机芯的。我们有些机芯客户连万用表、钳表都要教他看,线盘与锅具间距比要求多了10多毫米,线盘电感量搞错,用错锅等等,这些都是偶然就会发生的事,还要照顾抛锅功能,考虑完以上问题后,就算各项保护都做到位的话,要绝对保证IGBT不炸,我认为留50%是有些免强的,留1倍的余量是足够的。

二、我的设计思路是:就算用户不正当使用,也不能炸机,最多也是不正常工作罢了。

否则整天和用户争论,只会弄巧反拙。

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2011-10-07 22:43
@十年不鸣
一、 我厂是既有卖整机,也有卖机芯的。我们有些机芯客户连万用表、钳表都要教他看,线盘与锅具间距比要求多了10多毫米,线盘电感量搞错,用错锅等等,这些都是偶然就会发生的事,还要照顾抛锅功能,考虑完以上问题后,就算各项保护都做到位的话,要绝对保证IGBT不炸,我认为留50%是有些免强的,留1倍的余量是足够的。二、我的设计思路是:就算用户不正当使用,也不能炸机,最多也是不正常工作罢了。否则整天和用户争论,只会弄巧反拙。
楼主,继续啊...学习中...
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2011-10-07 22:53
@笨小孩1114
楼主,继续啊...学习中...

谢谢关注!

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stevenpe
LV.4
28
2011-10-08 08:51
@十年不鸣
一、 我厂是既有卖整机,也有卖机芯的。我们有些机芯客户连万用表、钳表都要教他看,线盘与锅具间距比要求多了10多毫米,线盘电感量搞错,用错锅等等,这些都是偶然就会发生的事,还要照顾抛锅功能,考虑完以上问题后,就算各项保护都做到位的话,要绝对保证IGBT不炸,我认为留50%是有些免强的,留1倍的余量是足够的。二、我的设计思路是:就算用户不正当使用,也不能炸机,最多也是不正常工作罢了。否则整天和用户争论,只会弄巧反拙。

认同你的观点。你的设计思路确实没错,但实际操作时,却会有这样那样的问题,我有好些客户,机器保护做的很完善,如果他们的客户使用这样的机器或者机芯,真的不太会炸机。

但有个问题是什么呢,保护做完善了,上电一运行就保护,一运行就保护,客户没发正常使用,所以他们也会天天跟你抱怨。

这里其实就涉及到一个折中点的问题了,既要机器的保护做得好,又能让懂得很少或者一点不懂的客户也能正常使用,所以就需要高手的作品了。

但无论怎么做,一定跟客户强化甚至灌输机器的使用知识,那真的是必不可少的。

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2011-10-08 21:54
@stevenpe
认同你的观点。你的设计思路确实没错,但实际操作时,却会有这样那样的问题,我有好些客户,机器保护做的很完善,如果他们的客户使用这样的机器或者机芯,真的不太会炸机。但有个问题是什么呢,保护做完善了,上电一运行就保护,一运行就保护,客户没发正常使用,所以他们也会天天跟你抱怨。这里其实就涉及到一个折中点的问题了,既要机器的保护做得好,又能让懂得很少或者一点不懂的客户也能正常使用,所以就需要高手的作品了。但无论怎么做,一定跟客户强化甚至灌输机器的使用知识,那真的是必不可少的。

若机器经常出保护,又不考虑抛锅功能,则留30%余量足以保证不炸IGBT了。我之所以强调要留1倍余量,是因为要保证用户正常使用甚至超出一些范围也不会出保护但又确保不炸IGBT,以及要照顾抛锅功能,当然若超出较大范围肯定是要出保护的。

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btma
LV.8
30
2011-10-08 23:38

都是比较实在的知识。但现实还是复杂的,需要慎重取舍。

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18036352818
LV.3
31
2011-10-14 21:00
@stevenpe
认同你的观点。你的设计思路确实没错,但实际操作时,却会有这样那样的问题,我有好些客户,机器保护做的很完善,如果他们的客户使用这样的机器或者机芯,真的不太会炸机。但有个问题是什么呢,保护做完善了,上电一运行就保护,一运行就保护,客户没发正常使用,所以他们也会天天跟你抱怨。这里其实就涉及到一个折中点的问题了,既要机器的保护做得好,又能让懂得很少或者一点不懂的客户也能正常使用,所以就需要高手的作品了。但无论怎么做,一定跟客户强化甚至灌输机器的使用知识,那真的是必不可少的。
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