功率半導體元件的損耗計算分析方法教材

1、功率半導體元件的損耗計算分析方法目錄w 相關(guān)概念w 以PFC為例分析IGBT,DIODE的損耗w 熱阻概念介紹w 討論題目損耗分析的意義w 損耗分析的意義- 用于估算效率- 散熱設(shè)計- 元件選擇w UPS損耗的分布風扇損耗磁性元件損耗功率管損耗 風扇損耗 控制電路工作損耗 驅(qū)動損耗 相關(guān)概念w 導通損耗w 關(guān)斷損耗w 二極管的反向恢復電流w Junction 溫度, Case 溫度w 熱阻 相關(guān)概念w IGBT和DIODE輸出特性曲線)(*)(0tIKVtVCECECE方法一)(*)(0tIKVtVFFF相關(guān)概念I(lǐng)GBT損耗分布IGBT總損耗導通損耗開關(guān)損耗驅(qū)動損耗開通損耗關(guān)斷損耗Tswoff

2、TswonTonTtotPPPP/相關(guān)概念開關(guān)和導通損耗EswonEswoffVceIcVcesatEon相關(guān)概念-DIODE的損耗分析總損耗導通損耗開關(guān)損耗關(guān)斷損耗DoffDfwDtotPPP/忽略開通忽略開通損耗損耗;關(guān)關(guān)斷損耗主斷損耗主要由反向要由反向恢復電流恢復電流造成造成.以30K PFC部分為例分析損耗Q1Q2C1C2L1L2D1UdcI_Q1I_D1I_L1I_Q2I_D2D2I_L2PhNV_inI_inrI_THY1SCRIGBTDIODE以30K為例分析PFC IGBT的損耗導通損耗w 計算條件-假設(shè)輸入電壓Vin-負載110% R LOAD-效率-考慮CHARGER 功率

3、PchgrIGBT的損耗導通損耗w 第一步,得到輸入電流波形的函數(shù))*sin(2)(twVtVinin31*)%110*8 . 0*(inPFCchgrINVinVPSI)sin(*)(wtItIinin00.0050.010.0150.0202040608069.4150I_THY1 t ( )0.020t wt0IGBT的損耗導通損耗w 第二步,根據(jù)拓撲得到IGBT的DUTY函數(shù)BUSinBUSVtVVtD)()(Cde_INT2 t ( )if tT_bf2Cde_INT_B t ( )0 00.0050.010.01500.511.10.1Cde_INT1 t ( )0.020.00t

4、IGBT的損耗導通損耗w 第三步,根據(jù)DUTY函數(shù),得到IGBT的電流波形及其函數(shù)00.010.02050100I_IGBT2t ( )t00.0050.010.0150.0202040608069.4150I_IGBT1t ( )0.020t)(*)sin(*)()(tDwttItIinCE20bfTt IGBT的損耗導通損耗w 第四步，根據(jù)IGBT電流波形函數(shù)，及IGBT的輸出阻抗計算導通損耗。2/0_)(*)(1bfTCECEbflossondttItVTP方法一)(*)(0tIKVtVCECECE方法二)(I (V)(CECEttVCEIGBT的損耗開關(guān)損耗w 第一步,計算開關(guān)損耗。假

5、設(shè)開關(guān)損耗與導通電流和直流電壓成正比。21*)(2221*)(_offonstestbustestinoffonstestbustestavginoffonEEfVVIIEEfVVIIPDIODE的損耗導通損耗w 第一步,得到輸入電流波形的函數(shù))sin(*)(wtItIinin wt000.0050.010.0150.0202040608069.4150I_THY1 t ( )0.020tDIODE的損耗導通損耗w 第二步,根據(jù)拓撲得到DIODE的DUTY函數(shù)00.0050.010.0150.0200.511.20.21 Cde_INT1t ( )0.020tBUSinVtVtD)()(1DI

6、ODE的損耗導通損耗w 第三步,根據(jù)DUTY函數(shù),得到DIODE的電流波形及其函數(shù)00.0050.010.0150.0202040608069.4150I_D1 t ( )0.020t)(1 (*)sin(*)()(tDwttItIinCEDIODE的損耗導通損耗w 第四步，根據(jù)DIODE電流波形函數(shù)，及DIODE的輸出阻抗特性計算導通損耗。方法一)(*)(0tIKVtVFFF方法二)(I (V)(FFttVF2/0FF_)(*)(1bfTbflossondttItVTPDIODE的損耗關(guān)斷損耗w 關(guān)斷損耗主要與二極管的反向恢復電流有關(guān). 求得二極管平均電流,作為IF, VD為反向恢復電壓. 反向恢復電流與VD的積分為二極管的關(guān)斷損耗.熱阻分析Rthjunction-caseRthcase-sinkRthsink-ambientTaPloss討論題目w 分析兩電平逆變的主要開關(guān)管的損耗,列出分析思路,并指出溫升實驗時的最大允許溫度.w 分析三電平逆變的主要開關(guān)管的損耗,列出分析思路,并指出溫升實驗時的最大允許溫度.w 分析影響開關(guān)管損耗的主要因素影響DIODE的損耗的損耗的因素w 導通損耗主要由以下因素決定-導通電流（根據(jù)輸出特性曲線確定）-Duty Cyclesw 開關(guān)損耗主要由以下因素決定-導通電流，反向恢復電流-D