Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

5 Applikationshinweise für IGBT- und MOSFET-Module
1000
t [ns]
SKiiP 39 AC 12T4 V1
t doff
t don
100
t r
t f
T j = 150 °C
V CC = 600 V
V GE,on = 15 V
V GE,off = -15 V
I C = 150 A
10
0 2 4 6 8 R G [ Ω]
1 0
Bild 5.1.9 Schaltzeiten eines IGBT4 in Abhängigkeit vom externen Gatewiderstand R G
Mit sinkender Schaltzeit der Transistoren werden die Einflüsse parasitärer Induktivitäten und der
dynamischen Eigenschaften der Freilaufdioden (t rr
, Q rr
) beim harten Schalten und höheren Betriebsspannungen
immer mehr zu schaltfrequenzbegrenzenden Faktoren, da z.B.
--
die Ausschaltgeschwindigkeit, begrenzt durch die zulässige Schaltüberspannung und
--
die Einschaltgeschwindigkeit, begrenzt durch den zulässigen Spitzenstrom (Laststrom + di/dtabhängiger
Sperrerholstrom der Freilaufdiode)
oft die Höchstwerte der möglichen Schaltgeschwindigkeit bestimmen.
Desweiteren können die bereits heute für den oberen Leistungsbereich eher zu steilen dv/dt und
di/dt der Transistoren EMV-Störungen und dv/dt-abhängige Isolationsprobleme in bestimmten Lasten
(Maschinen) verursachen. Bei der Wahl von Schaltfrequenz und (soweit möglich) Einstellung
von Schaltzeiten muss deshalb in jedem Fall ein optimaler Kompromiss zwischen den aus der Aufgabe
resultierenden Forderungen (z.B. Frequenz außerhalb des Hörbereiches), den Schaltzeiten/
Schaltverlusten und der Verlustabführung sowie den EMV-Eigenschaften gesucht werden.
Richtwerte für Schaltfrequenzen mit Standardmodulen sind heute:
beim harten Schalten: MOSFET-Module niedersperrend bis 250 kHz
hochsperrend bis 100 kHz
IGBT-Module 600 V bis 30 kHz
1200 V bis 20 kHz
1700 V bis 10 kHz
3300 V bis 3 kHz
beim weichen Schalten: MOSFET-Module niedersperrend bis 500 kHz
hochsperrend bis 250 kHz
IGBT-Module
bis 150 kHz
5.2 Thermische Auslegung von Leistungstransistoren
Die Erläuterungen in diesem Kapitel beziehen sich auf IGBT-Module. Die Betrachtungen bzw. Berechnungen
können bei Austausch der entsprechenden Bezeichnungsindizes in analoger Weise
für MOSFET-Module durchgeführt werden. MOSFET haben keine Schwellspannung der Durchlasskennlinie,
so dass diese Terme in den Formeln entfallen (V CE0
→ V DS0
= 0). Im Rückwärtsbetrieb
(Freilaufdiode) muss unterschieden werden ob nur die Bodydiode leitet oder ob der MOSFET
auch für den Freilaufbetrieb in Rückwärtsrichtung aktiv eingeschaltet ist. Die Ausführungen kon-
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