英飞凌IGBT模块选用指南

对于一个具体的应用来说，在选择英飞凌IGBT模块时需考虑其在任何静态、动态、过载（如短路）的运行情况下：

（i）：器件耐压;

（ii）：在实际的冷却条件下，电流的承受力;

（iii）：最适合的开关频率;

（iv）：安全工作区（SOA）限制;

（v）：最高运行温度限制。

一、器件耐压的选择

因为大多数IGBT模块工作在交流电网通过单相或三相整流后的直流母线电压下，所以通常IGBT模块的工作电压（600V、1200V、1700V）均对应于常用电网的电压等级。考虑到过载，电网波动，开关过程引起的电压尖峰等因素，通常电力电子设备选择IGBT 器件耐压都是直流母线电压的一倍。如果结构、布线、吸收等设计比较好，就可以使用较低耐压的IGBT模块承受较高的直流母线电压。下面列出根据交流电网电压或直流母线电压来选择IGBT 耐压的参考表。
IGBT模块耐压选择

二、电流的选择

半导体器件具有温度敏感性，因此IGBT模块标称电流与温度的关系比较大。随着壳温的上升IGBT模块可利用的电流就会下降，英飞凌IGBT模块是按壳温TC=80℃来标称其最大允许通过的集电流极电流（IC）。对于西门子/英飞凌NPT-IGBT 芯片来说，当TC≤25℃时，这个电流值通常是一个恒定值，但随着TC 的增加，这个可利用的电流值下降较快，有些公司是按TC＝25℃的电流值来标称型号，这需用户特别注意。

需指出的是：IGBT 参数表中标出的IC 是集电极最大直流电流，但这个直流电流是有条件的，首先最大结温不能超过150℃，其次还受安全工作区（SOA）的限制，不同的工作电压、脉冲宽度，允许通过的最大电流不同。同时，各大厂商也给出了2 倍于额定值的脉冲电流，这个脉冲电流通常是指脉冲宽度为1ms 的单脉冲能通过的最大通态电流值，即使可重复也需足够长的时间。如果脉冲宽度限制在10μs 以内，英飞凌NPT-IGBT 短路电流承受能力可高达10 倍的额定电流值。这种短路也不允许经常发生，器件寿命周期内总次数不能大于1000 次，两次短路时间间隔需大于1s。但对于PT 型IGBT，这种短路总次数不能大于100 次，这是由于NPT-IGBT 过载能力、可靠性比PT 型高的原因。
在电力电子设备中，选择IGBT模块时，通常是先计算通过IGBT模块的电流值，然后根据电力电子设备的特点，考虑到过载、电网波动、开关尖峰等因素考虑一倍的安全余量来选择相应的IGBT模块。但严格的选择，应根据不同的应用情况，计算耗散功率，通过热阻核算具最高结温不超过规定值来选择器件。通过最高结温核标可选择较小的IGBT模块通过更大的电流，更加有效地利用IGBT模块。

三、根据开关频率选择不同的IGBT系列

IGBT 的损耗主要由通态损态和开关损耗组成，不同的开关频率，开关损耗和通态损耗所占的比例不同。而决定IGBT 通态损耗的饱和压降VCE(sat)和决定IGBT 开关损耗的开关时间（ton，toff）又是一对矛盾，因此应根据不同的开关频率来选择不同特征的IGBT。
在低频如fk<10KHz 时，通态损耗是主要的，这就需要选择低饱和压降型IGBT 系列。对于英飞凌产品需选用后缀为“KE3”或“DLC”系列IGBT；但英飞凌后缀为“KT3”系列饱和压降与“KE3”系列饱和压降相近，“KT3”比“KE3”开关损耗降低20％左右，因而

“KT3”将更有优势。“KT3”由于开关速度更快，对吸收与布线要求更高。
若开关频率在10KHz－15KHz 之间，请使用英飞凌后缀为“DN2”和“KT3”的IGBT模块，今后对于fk≤15KHz 的应用场合，建议客户逐步用“KT3”取代“KE3”，“DLC”或“DN2”。

当开关频率fk≥15KHz 时，开关损耗是主要的，通态损耗占的比例比较小。最好选择英飞凌短拖尾电流“KS4”高频系列。当然对于fk 在15KHz－20KHz 之间时，“DN2”系列

也是比较好的选择。英飞凌“KS4”高频系列，硬开关工作频率可达40KHz；若是软开关，可工作在150KHz 左右。

IGBT 在高频下工作时，其总损耗与开关频率的关系比较大，因此若希望IGBT 工作在更高的频率，可选择更大电流的IGBT模块；另一方面，软开关主要是降低了开关损耗，可使IGBT模块工作频率大大提高。随着IGBT模块耐压的提高，IGBT 的开关频率相应下降，下面列出英飞凌IGBT模块不同耐压，不同系列工作频率fk 的参考值。

600V “DLC” 开关频率可达到30KHz

600V “KE3” 开关频率可达到30KHz

1200V “DN2” 开关频率可达到20KHz

1200V “KS4” 开关频率可达到40KHz

1200V “KE3” 开关频率可达到10KHz

1200V “KT3” 开关频率可达到15KHz

1700V “DN2” 开关频率可达到10KHz

1700V “DLC” 开关频率可达到5KHz

1700V “KE3” 开关频率可达到5KHz

3300V “KF2C” 开关频率可达到3KHz

6500V “KF1” 开关频率可达到1KHz