Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

5 Applikationshinweise für IGBT- und MOSFET-Module
Schaltzeiten, Schaltverlustenergien (t on
, t off
, E on
, E off
)
Steuerspannungen und Gatewiderstände beeinflussen die verschiedenen Anteile der Schaltzeiten
Einschaltzeit t on
= t d(on)
+ t r
und Ausschaltzeit t off
= t d(off)
+ t f
sowie die Tailstromzeit t t
des IGBT.
Da die Gatekapazität vor den Schaltvorgängen auf die Absolutwerte der gewählten Steuerspannungen
V GG+
, V GGaufgeladen
ist, sinkt die Umladezeit bis zur Strom- oder Spannungsänderung
(Einschaltverzögerungszeit t d(on)
, Ausschaltverzögerungszeit t d(off)
) mit der Verringerung des Gatewiderstandes.
Auf die Schaltzeiten t r
und t f
und somit auf einen Großteil der Schaltverluste E on
und E off
haben die
den jeweiligen Schaltvorgang steuernden Spannungen V GG+
oder V GGund
der Gatewiderstand R G
entscheidenden Einfluss.
Die Datenblätter von IGBT-Modulen enthalten Diagramme mit den Abhängigkeiten der Schaltzeiten
und Schaltverlustenergien von R G
, meist angegeben für den Nennstrom und für das harte
Schalten mit ohmsch-induktiver Last (Bild 5.6.5).
1000
[ns]
t d off
t d on
80
[mJ]
60
T j = 150 °C
V CC = 600 V
V GE = ± 15 V
I = 300 A
C
E on
100
t f
T = 150 °C
40
E off
t
t r
j
CC
GE
V
V
R G = 1.9
= 600 V
= ± 15 V
20
E
E rr
10
0 200 400 600 [A]
I C
a) b)
0
0 R G 2 4 6 [Ω 8
Bild 5.6.5 Abhängigkeit der Schaltzeiten (a) und Schaltverluste (b) eines IGBT von den Gatewiderständen
R G
; hier bei T j
= 125°C, V CE
= 600 V, I C
= 75 A, V GE
= ± 15 V und hartem Schalten mit
ohmsch-induktiver Last
Dynamisches Ausschaltverhalten der Freilaufdiode (reverse recovery) und Einschaltspitzenstrom
des Transistors
Die in Bild 5.6.5b aufgetragenen Einschaltverluste des IGBT berücksichtigen auch den Einfluss
des Ausschaltverhaltens einer modulinternen Freilaufdiode auf den Einschaltspitzenstrom und die
Einschaltverluste, vgl. Kap. 2.3.3.2 und 3.3.3.
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