在典型變頻器應(yīng)用中，1.5倍過載是經(jīng)常發(fā)生的工況。在這種工況下，器件的結(jié)溫會出現(xiàn)較大幅度的波動。在以往的芯片技術(shù)中，最大允許工作結(jié)溫固定為150℃。假設(shè)1.5倍過載工況下，器件結(jié)溫較滿載時結(jié)溫高出25℃，則變頻器滿載功率只能按照芯片結(jié)溫最高不超過125℃來定義，實(shí)際上是浪費(fèi)了25℃的結(jié)溫。而英飛凌最新一代TRENCHSTOP™ IGBT7技術(shù)允許在過載工況下運(yùn)行在Tvjop=175℃。這樣，變頻器的滿載功率就可以按照芯片結(jié)溫最高不超過150℃來定義，最大程度地發(fā)揮了芯片的潛能。相比之前IGBT4的最高結(jié)溫Tvjop =150℃，IGBT7能在更高的結(jié)溫下運(yùn)行，不僅能實(shí)現(xiàn)更高的功率密度，還支持更高的散熱片溫度。

1. 175℃運(yùn)行結(jié)溫的定義

圖1顯示了IGBT7在開關(guān)工況下允許的運(yùn)行結(jié)溫定義。正常運(yùn)行時，最高允許結(jié)溫為150°C。在過載工況下，允許最高結(jié)溫高于Tvjop =150°C但低于Tvjop =175°C，最多持續(xù)t1 = 60秒。并且Tvjop高于150°C的過載工況持續(xù)時間必須在負(fù)載周期時間（T）的20%以內(nèi)，即當(dāng)T=300s時，t1 =60s。

負(fù)載周期的影響 

當(dāng)負(fù)載周期小于300s時，例如T=200s，則t1=20%*200=40s。

當(dāng)負(fù)載周期大于300s時，例如T=400s，則t1=60s。

圖1 IGBT7和IGBT4的最高運(yùn)行結(jié)溫定義

圖1中所示的最高溫度定義應(yīng)被視為最高結(jié)溫（Tvjop）極限值，包括由基本輸出頻率引起的溫度波動。圖2提供了兩個結(jié)溫曲線的示例。在圖2a中，周期時間T=300s，最高結(jié)溫超過150℃的持續(xù)時間t1=50s。剩余時間內(nèi)，結(jié)溫都低于150°C。因此，占空比為16.7%。從最高運(yùn)行結(jié)溫的角度來看，這種工況是允許的。另一個示例如圖2b所示。在本例中，最高結(jié)溫在整個負(fù)載周期時間內(nèi)都超過150°C。這種工況是不能允許的。

圖2   a）允許工況             b）不允許工況

2. 達(dá)到更高IGBT運(yùn)行溫度所需滿足的系統(tǒng)溫度限制

2.1 外殼溫度限制

相比IGBT4，TRENCHSTOP™ IGBT7的運(yùn)行結(jié)溫可提高25°C。這使得使用IGBT7的系統(tǒng)能夠達(dá)到更高的功率密度，同時提高了周邊元件的溫度——比如PCB、散熱片和模塊外殼。實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)考慮到以下所述的幾項限制。

2.2 外殼溫度限制

數(shù)據(jù)表中規(guī)定有RTI（相對溫度指數(shù)）值。該值代表與塑料熱降解有關(guān)的特征參數(shù)。運(yùn)行時，模塊外殼溫度不應(yīng)超出此值。否則就是違反UL額定值標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 PCB溫度限制

系統(tǒng)的功率密度可隨著結(jié)溫的升高而提高。由于IGBT7和IGBT4 PIM模塊所用的引腳相同，這意味著通過每個引腳的電流會變大。當(dāng)該電流變大時，應(yīng)特別注意PCB的溫升。PCB所允許的最高溫度取決于自身材料。增加銅層厚度、擴(kuò)大走線寬度、增加層數(shù)及系統(tǒng)冷卻可幫助降低PCB溫度。

2.3 散熱片溫度限制

散熱片溫度不應(yīng)超過熱界面材料所允許的工作溫度。如果模塊已使用英飛凌預(yù)涂熱界面材料的TIM模塊，則散熱片溫度限值為150°C。