Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

5 Applikationshinweise für IGBT- und MOSFET-Module
30
IGBT 1200 V / 50 A; V
d
= 540 V; I
Leff
= 25 A; T
j
= 125°C
Forward Losses [W]
25
20
15
10
5
IGBT
Diode
0
-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
m*cos phi
25
Switching Losses [W]
20
15
10
5
IGBT
Diode
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Switching Frequency (kHz)
Bild 5.1.7 Schalt- und Durchlassverluste von IGBT und Freilaufdiode im Frequenzumrichter
Bei vorgegebenen Werten für Zwischenkreisspannung und Wechselstromeffektivwert hängen die
Schaltverluste der Bauelemente lediglich linear von der Schaltfrequenz ab (Bild 5.1.7). Die meisten
am Markt verfügbaren IGBT- und MOSFET-Module mit integrierten Freilaufdioden („Standardmodule“)
sind bezogen auf die abführbaren Verlustleistungen bei Nennstrom für den Einsatz im
Wechselrichterbetrieb dimensioniert (z.B. cos φ = 0,6...1). Aufgrund der niedrigeren Durchlassverluste
und auch Gesamtverluste sind die Dioden flächenmäßig im Vergleich zu den IGBT auf
deutlich geringere abführbare Verlustleistungen ausgelegt (Verhältnis IGBT : Diode ≈ 2...3:1). Bei
der Dimensionierung eines Inverters für den Betrieb als gepulster Gleichrichter muss deshalb die
Diodenbelastung besonders berücksichtigt werden.
5.1.4 Schaltfrequenz
Bild 5.1.8 zeigt für einen Arbeitspunkt das Ein- und Ausschaltverhalten eines Leistungs-MOSFETund
eines IGBT-Moduls. Außer den Verläufen von v DS
bzw. v CE
und i D
bzw. i C
sind die durch Multiplikation
von Strom- und Spannungsaugenblickwerten ermittelten Augenblicksverlustleistungen
p(t) dargestellt, deren Integral über die Periodendauer die Gesamtverluste des MOSFET bzw.
IGBT widerspiegelt. Die Gesamtverluste im Leistungsmodul setzen sich aus den Verlusten aller
im Modul enthaltenen Transistoren und Freilaufdioden zusammen.
279