上回我們說到，絕大部分產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊中規(guī)定的短路時間受實際應(yīng)用條件的影響，其實是說不準的。但在這說不準的世界里，偏偏有一顆IGBT逆勢而行，要做最靠譜的那一顆。
它就是IGBT7。
在數(shù)據(jù)手冊中，IGBT7的短路能力定義為當溫度Tvjop=150°C，VCC=800V，門極電壓VGE=15V時，最多可允許8µs的短路時間。盡管短路耐受時間相比IGBT4的10µs稍有縮短，但IGBT7的性能獲得了進一步改善，從而使得系統(tǒng)能夠達到更低的功率損耗和更好的熱性能。
短路時間定義
數(shù)據(jù)手冊中規(guī)定的短路耐受時間tsc是基于圖1a中所示的IGBT橋臂直通模式。短路回路阻抗很小，以至于短路電流立即達到飽和值。短路耐受時間是從短路電流上升沿的10%計算到短路電流下降沿的10%。
對于短路阻抗通常較大的電機相間短路，短路電流因為大阻抗而上升較慢。這種短路發(fā)生時，IGBT先進入飽和狀態(tài)，當短路電流達到飽和值，IGBT才會進入退飽和狀態(tài)，同時Vce電壓上升至直流母線電壓。在這種短路模式下，短路時間的計算是從Vce退飽和時直流母線電壓上升沿的20%計算到短路電流下降沿的10%。在從短路事件開始到IGBT進入退飽和狀態(tài)的這段時間內(nèi)，VCE電壓較低，因此此時芯片中的損耗沒有IGBT的Vce電壓較高時大。所以短路時間不包含最開始的這段時間。
a）直接短路模式 b）負載短路模式
圖1
短路時間降額曲線
短路耐受時間與門極電壓、短路時的結(jié)溫和直流母線電壓等應(yīng)用條件密切相關(guān)。門極電壓越高，IGBT短路電流越大，從而使得短路耐受時間縮短。短路起始溫度越高，直流母線電壓越高，也會導致短路耐受時間縮短。
在1200V IGBT7的數(shù)據(jù)表中，短路耐受時間對應(yīng)的應(yīng)用條件為：直流母線電壓VCC=800V，門極電壓VGE=15V，短路時的起始結(jié)溫Tvj=150°C。當應(yīng)用條件不同于數(shù)據(jù)表中規(guī)定的條件時，允許的短路時間也會發(fā)生改變。圖2顯示了短路耐受時間與直流母線電壓、最高結(jié)溫及門極電壓之間的關(guān)系。
圖2 短路額定值系數(shù)與溫度、直流母線電壓及門極電壓之間的關(guān)系
例如，在實際應(yīng)用中，假設(shè)運行工況是下面這樣：
- 起始結(jié)溫是140°C
- 直流母線電壓是600V
- 門極電壓是14V
此時我們可以計算各應(yīng)用條件與額定值相比的影響因數(shù)
- 溫度影響因數(shù)：140/150=93%
- 母線電壓影響因數(shù)：600/800=75%
- 門極電壓影響因數(shù)：14/15=93%
根據(jù)圖2中的曲線，可以分別在Tvj,VCC,VGE的曲線上讀出以下降額系數(shù)：
圖3 如何讀出各應(yīng)用條件的降額系數(shù)
- A 1（Tvj的降額系數(shù)）= 1.05
- A 2（Vcc的降額系數(shù)）= 1.5
- A 3（Vge的降額系數(shù)）= 1.1
然后用數(shù)據(jù)表中的短路耐受時間tp_ds值乘以降額系數(shù)，可以計算出該應(yīng)用條件下的最終短路耐受時間：
tp1 = tp_ds x A 1 x A 2 x A 3
= 8 µs x 1.05 x 1.5 x 1.1
= 13.86 µs
可以看到，當起始結(jié)溫、母線電壓與門極電壓都降低時，器件的短路能力有所提升。反之亦然。
