安全工作區(SOA)定義為IGBT可以預期在沒有自損壞或退化的情況下工作的電流和電壓條件,分為正向偏置和反向偏置安全工作區(FBSOA和RBSOA)。正向偏置安全工作區(FBSOA)定義了IGBT開啟期間的可用電流和電壓條件。反向偏置安全工作區(RBSOA)定義了IGBT關斷期間的可用電流和電壓條件。在實踐中,SOA曲線是工程師的重要參考之一。工程師必須考慮到所有的極限工況,同時保證器件的工作時的參數都在SOA之內。不僅需要在安全工作區域內使用IGBT,而且還需要控制器件的工作溫度。 下圖是英飛凌明星產品IKW30N60H3的FBSOA曲線:
其中SOA右邊框為IGBT耐壓限制(藍色),上邊框是最大安全關斷電流限制(紅色): 注意曲線下方紅圈內標註的測試條件: D=0,Tc=25℃,Tj<=175℃,VGE=15v,表明驅動電壓15V,單脈衝條件下,器件殼溫25℃同時時最高結溫限制在175℃以內。這是一個非常常見的測試條件,但是很多工程師會針對Tc=25℃的設定疑惑不解。因為大部分工作條件下,器件殼溫不可能保持在25℃,那麼不同殼溫下,如果得到我們需要的SOA曲線?下面介紹一種計算方法供大家參考。
我們把IGBT殼溫設定在100℃,這是實際應用中很常見的殼溫,其他參考條件不變,針對10us單脈衝這條曲線我們展開計算。
首先我們在瞬態熱阻表中找到10us脈寬單脈衝對應的瞬態熱阻:Zth=0.0125K/W 殼溫100℃下對應Tj=175℃下溫升:
∆T=175℃-100℃=75℃ 我們可以根據SOA曲線的邊框分別計算對應的極限電流和電壓。
Vce=600V時對應極限電流: |