IGBT模塊FZ400R12KE4使用數(shù)據(jù)手冊

由于IGBT和散熱片的兩個(gè)熱路網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)，因此注入PN結(jié)的功率 —類比于電路中的電流 —沒有延時(shí)的立即傳到散熱片。因此結(jié)溫的上升依賴于先前的散熱片的種類，實(shí)際上是依賴模塊的熱容量。然而，風(fēng)冷系統(tǒng)中散熱片的時(shí)間常數(shù)從幾十到幾百秒，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于IGBT本身的大約為1s的時(shí)間常數(shù)。在這種情況下，散熱片的溫度上升對IGBT溫度只有很小程度的影響。而對于水冷系統(tǒng)，這個(gè)影響則很大，由于水冷系統(tǒng)的熱容量相對低，即時(shí)間常數(shù)相對低。對于“非常快"的水冷散熱片，即對IGBT基板直接水冷的系統(tǒng)而言，應(yīng)該測量IGBT加上散熱片的整個(gè)系統(tǒng)的Zt h。

 IGBT 模塊通過對整個(gè)結(jié)構(gòu)的每一層材料分析和有限元建模仿真，很明顯可以建立一個(gè)模型。但這只有在包含了某一特定的散熱片時(shí)才是可能的，因?yàn)樯崞瑢GBT里熱量的傳遞有著相互耦合作用的影響，因此也對熱響應(yīng)時(shí)間和IGBT的Rt h jc有影響。如果實(shí)際中的散熱片與仿真中用的散熱片不一樣，那么就不能通過仿真來對實(shí)際的散熱片進(jìn)行建模。在數(shù)據(jù)手冊中一般會(huì)給出局部網(wǎng)絡(luò)熱路模型的參數(shù)，因?yàn)檫@是基于測量得到的結(jié)果，以及提供的Zt h jc可作為近似的數(shù)據(jù)用。將局部網(wǎng)絡(luò)熱路模型變換為連續(xù)網(wǎng)絡(luò)熱路模型是有可能的。在這個(gè)變換中，對于一個(gè)Rt h /C比值會(huì)存在很多對不同的Rt h和C取值，且變換后新的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)熱路模型中的RC值和節(jié)點(diǎn)都沒有明確的物理意義了。一個(gè)變換后得到的不能與其它連續(xù)網(wǎng)絡(luò)熱路模型對應(yīng)起來的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)熱路模型會(huì)帶來各種錯(cuò)誤。

 IGBT 模塊數(shù)據(jù)手冊里給出的IGBT的局部網(wǎng)絡(luò)熱路模型是根據(jù)采用某一特定散熱片散熱時(shí)測量得到的。對于風(fēng)冷的散熱片，由于模塊中的熱流分布廣泛，因此在測量時(shí)有更好更低的的Rt h jc。而對于水冷散熱片，由于熱流分布受限制，因此測量時(shí)得到相對更高的Rt h jc。英飛凌在數(shù)據(jù)手冊中描述模塊特性時(shí)，是采用基于水冷散熱片的局部網(wǎng)絡(luò)熱路模型，即采用相對比較不利的散熱工作情況來描述模塊熱特性的，因此采用這樣熱特性時(shí)模塊有更高安全系數(shù)。