【導(dǎo)讀】安全工作區(qū)(SOA)定義為IGBT可以預(yù)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(qū)（FBSOA和RBSOA）。正向偏置安全工作區(qū)(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(qū)(RBSOA)定義了IGBT關(guān)斷期間的可用電流和電壓條件。在實(shí)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(shí)保證器件的工作時(shí)的參數(shù)都在SOA之內(nèi)。不僅需要在安全工作區(qū)域內(nèi)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(chǎn)品IKW30N60H3的FBSOA曲線：
其中SOA右邊框?yàn)镮GBT耐壓限制(藍(lán)色)，上邊框是最大安全關(guān)斷電流限制(紅色)：
根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格書最大參數(shù)一欄，右邊框?qū)?yīng)耐壓600V，上邊框?qū)?yīng)最大安全關(guān)斷電流120A：
注意曲線下方紅圈內(nèi)標(biāo)注的測試條件: D=0,Tc=25℃,Tj<=175℃,VGE=15v,表明驅(qū)動電壓15V，單脈沖條件下，器件殼溫25℃同時(shí)時(shí)最高結(jié)溫限制在175℃以內(nèi)。這是一個(gè)非常常見的測試條件，但是很多工程師會針對Tc=25℃的設(shè)定疑惑不解。因?yàn)榇蟛糠止ぷ鳁l件下，器件殼溫不可能保持在25℃，那么不同殼溫下，如果得到我們需要的SOA曲線？下面介紹一種計(jì)算方法供大家參考。
我們把IGBT殼溫設(shè)定在100℃，這是實(shí)際應(yīng)用中很常見的殼溫，其他參考條件不變，針對10us單脈沖這條曲線我們展開計(jì)算。
首先我們在瞬態(tài)熱阻表中找到10us脈寬單脈沖對應(yīng)的瞬態(tài)熱阻：Zth=0.0125K/W
殼溫100℃下對應(yīng)Tj=175℃下溫升：
?T=175℃-100℃=75℃
計(jì)算對應(yīng)損耗：
我們可以根據(jù)SOA曲線的邊框分別計(jì)算對應(yīng)的極限電流和電壓。
Vce=600V時(shí)對應(yīng)極限電流：
Ic=120A時(shí)對應(yīng)極限Vce:
我們分別在SOA曲線邊框找到50V和10A這兩個(gè)點(diǎn)，如下圖：
將這兩個(gè)點(diǎn)連起來就得到殼溫100℃下10us脈沖對應(yīng)的SOA曲線：
使用同樣的計(jì)算方法可以得到其他對應(yīng)的單脈沖限制曲線，如下如：
通過以上計(jì)算過程可以看到，SOA曲線其實(shí)是受最高結(jié)溫，瞬態(tài)熱阻，殼溫等多個(gè)因素限制，原廠規(guī)格書往往只會給出特定殼溫下的SOA曲線。當(dāng)殼溫升高時(shí)，對應(yīng)的SOA曲線會下移，相應(yīng)的安全工作區(qū)也會變小，實(shí)際設(shè)計(jì)過程中需要考慮到這一點(diǎn)，針對實(shí)際工作運(yùn)行中的殼溫做相應(yīng)的調(diào)整。
作者：邱玉強(qiáng)
來源：英飛凌
免責(zé)聲明：本文為轉(zhuǎn)載文章，轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息，版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題，請聯(lián)系小編進(jìn)行處理。
推薦閱讀：
這款高效、快速瞬態(tài)響應(yīng)的直通升壓控制器，你可能用得到
隔離電源在軌道交通設(shè)備中的EMC設(shè)計(jì)
如何為新一代可持續(xù)應(yīng)用設(shè)計(jì)電機(jī)編碼器
