Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

5 Applikationshinweise für IGBT- und MOSFET-Module
Sperrschichttemperatur. Damit ist man auf der sicheren Seite, da die meisten Verluste mit der
Temperatur steigen. In einem verbesserten Verfahren werden iterativ die Verluste bei der berechneten
Sperrschichttemperatur bestimmt. Für diese leicht zu programmierende Schleife ist
der Startwert die Verlustleistung bei Umgebungstemperatur (Bild 5.2.9). Daraus kann eine erste
Näherung der Sperrschichttemperatur berechnet werden. Bei dieser Temperatur ergibt sich ein
neuer bereits präziserer Wert für die Verluste, usw. Nach 3 bis 4 Iterationsschleifen ist der Endwert
meist erreicht.
For k=1 to 10 (T j(0)
=T a
)
Heatsink temperature
T R
s
th(sa)
n
P (T
x
x1
j(k1)
) T
n = number of switches per heatsink
a
Junction temperature
T
j(k)
R
th( js)
P(T
j(k1)
) T
s
Power dissipation with T j(k)
P (Tj(k)
) Pcond
(Tj(k)
) Psw(Tj(k
))
k k 1
Bild 5.2.9 Schleife zur Berechnung der temperaturabhängigen Halbleiterverluste für ein Modul ohne Bodenplatte
5.2.2.3 Sperrschichttemperatur bei Kurzzeitbetrieb
Bei Kurzzeitbetrieb sind höhere Strombelastungen der Leistungshalbleiter zulässig, als die in den
Datenblättern für den Dauerbetrieb angegebenen Werte. Dabei muss jedoch sichergestellt werden,
dass die höchste unter den gegebenen Bedingungen auftretende Sperrschichttemperatur
den Grenzwert von T j(max)
nicht überschreitet. Die Berechnung von T j
erfolgt mit Hilfe der thermischen
Impedanz Z th
. Für Impulse im Millisekundenbereich braucht nur Z th(j-c)
mit einer konstanten
Gehäusetemperatur T c
berücksichtigt werden. Im Bereich bis 1 s kann mit der Modulimpedanz
Z th(j‐s)
= Z th(j-c)
+ Z th(c-s)
und konstanter Kühlkörpertemperatur gearbeitet werden. Für längere Pulsfolgen
sollte die Gesamtimpedanz Z th(j-a)
= Z th(j-s)
+ Z th(s-a)
verwendet werden.
Einzelimpuls
P
T j
T j0
T
0 t 1 t 0 t 1
Bild 5.2.10 Zeitlicher Verlauf der Verlustleistung und der Sperrschichttemperatur beim Einzelverlustleistungsimpuls
Die Änderung der Sperrschichttemperatur zum Zeitpunkt t 1
nach einem Einzelverlustleistungsimpuls
berechnet sich aus:
t
291