IGBTs: SPWM (正弦波パルス幅変調)電圧電源コンバータにおける損失計算と接合温度見積 – KBA236566
絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBTs)は大電流および中電圧の電力変換アプリケーションで主に使用されています。 IGBT は、高電力および中程度のスイッチング周波数で動作するように設計されています。 IGBT は電力が大きいため、損失も大きくなります。設計段階で熱設計や効率の見積もりを行うためには、デバイスの損失を正確に計算することが重要です。そうしなければ、後にシステムのパフォーマンスが低下する可能性があります。
IGBTの損失成分
- 導通損失：図1に一般的なIGBTのコレクタ－エミッタ間電圧VCE対コレクタ電流ICの特性を示します。 IGBT のオン電圧と電流の関係は次のように表されます：
オン抵抗RTと閾値電圧VCE0の標準値は、デバイスのデータシートから導き出せると同時にジャンクション温度に関連しています。
IGBT の導通損失は、コレクタ電流とジャンクション温度の関数です。 IGBT の導通損失は次のように計算されます：
図1 一般的なIGBTのコレクタ－エミッタ間電圧VCE対コレクタ電流IC特性
- スイッチング損失：図2は、IGBT のコレクタ - エミッタ間電圧と電流の解析スイッチング波形を示しています。
図2 IGBTの標準的なスイッチング波形
ターンオン損失EOnとダイオード逆回復エネルギーErecは次のように算出されます：
同様に、ターンオフ損失EOffは次のように算出されます：
常に、EOn、EOff、および Erec をデバイスのデータシートから推定し、特定の電圧と電流でのスイッチング損失を計算するために適用できます。IGBTを通じて流れる平均電流とRMS 電流、及びブロッキング電圧はパワーコンバータのトポロジーと様々なコンバータのパラメータに依存します。
この記事と併せて、SPWM 電圧源コンバータの IGBT 損失計算とジャンクション温度推定の詳細については、次の記事を参照してください。
1. KBA236568: SPWM 電圧源コンバータの IGBT 損失を簡単に計算する方法について説明します。
2. KBA236569: SPWM電圧源コンバータトポロジでInfineon IGBT FF1200R12IE5Pを考慮した損失計算を示します。
IGBTs: SPWM (正弦波パルス幅変調)電圧電源コンバータにおける損失計算と接合温度見積 – KBA236566
絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBTs)は大電流および中電圧の電力変換アプリケーションで主に使用されています。 IGBT は、高電力および中程度のスイッチング周波数で動作するように設計されています。 IGBT は電力が大きいため、損失も大きくなります。設計段階で熱設計や効率の見積もりを行うためには、デバイスの損失を正確に計算することが重要です。そうしなければ、後にシステムのパフォーマンスが低下する可能性があります。
IGBTの損失成分
- 導通損失：図1に一般的なIGBTのコレクタ－エミッタ間電圧VCE対コレクタ電流ICの特性を示します。 IGBT のオン電圧と電流の関係は次のように表されます：
オン抵抗RTと閾値電圧VCE0の標準値は、デバイスのデータシートから導き出せると同時にジャンクション温度に関連しています。
IGBT の導通損失は、コレクタ電流とジャンクション温度の関数です。 IGBT の導通損失は次のように計算されます：
図1 一般的なIGBTのコレクタ－エミッタ間電圧VCE対コレクタ電流IC特性
- スイッチング損失：図2は、IGBT のコレクタ - エミッタ間電圧と電流の解析スイッチング波形を示しています。
図2 IGBTの標準的なスイッチング波形
ターンオン損失EOnとダイオード逆回復エネルギーErecは次のように算出されます：
同様に、ターンオフ損失EOffは次のように算出されます：
常に、EOn、EOff、および Erec をデバイスのデータシートから推定し、特定の電圧と電流でのスイッチング損失を計算するために適用できます。IGBTを通じて流れる平均電流とRMS 電流、及びブロッキング電圧はパワーコンバータのトポロジーと様々なコンバータのパラメータに依存します。
この記事と併せて、SPWM 電圧源コンバータの IGBT 損失計算とジャンクション温度推定の詳細については、次の記事を参照してください。
1. KBA236568: SPWM 電圧源コンバータの IGBT 損失を簡単に計算する方法について説明します。
2. KBA236569: SPWM電圧源コンバータトポロジでInfineon IGBT FF1200R12IE5Pを考慮した損失計算を示します。
