功率器件损耗计算(附件)

功率器件应用时所受到的热应力可能来源于两个方面：器件内部和器件外部。器件工作时所耗散的功率要通过发热形式耗散出去。若器件的散热能力有限，则功率的耗散就会造成器件内部芯片有源区温度上升及结温升高，使得器件可靠性降低，无法安全正常工作。在实际应用中，为了保证某些重要功率器件，在这些器件上使用散热器来控制其的工作温升。

功率器件常用的散热方式是使用散热器。散热器设计的选用主要依靠功率器件的损耗发热量。在计算出损耗量的前提下，对散热器的各个参数进行设计。在开关电源系统中功率器件有7个IGBT和2个整流桥，其损耗量计算如下：

IGBT的散热器有两组：其中U1、U2、U3为一组，U4、U5、U6、U7为一组。

U1、U2、U3损耗：

流过电流Io=228A

工作电压Vcc=620V

工作频率fc=3kHZ

其它计算参数由CM600DU-24NFH提供的参数表查得；

通过CM600DU-24NFH自带损耗计算软件可算得一个IGBT模块的损耗量，如下图：

由计算结果可知：P1=389.51W

Po=3×P1=3×389.51=1168.53W

U4、U5、U6、U7损耗：

流过电流Io=114A

工作电压Vcc=620V

工作频率fc=20kHZ

其它计算参数由CM600DU-24NFH提供的参数表查得；

通过CM600DU-24NFH自带损耗计算软件可算得一个IGBT模块的损耗量，如下图：

由计算结果可知：P1=476.82W

Po=4×P1=4×476.82=1907.28W

整流桥D1、D2损耗计算

整流桥是由四个二极管构成，主要的损耗来自二极管PN结。二极管的损耗包括正向导通损耗、反向恢复损耗和断态损耗。肖特级二极管的反向时间很短，反向损耗可以忽略不计。一般来说，二极管的截止损耗在总功耗中所占的比例很小，可以忽略不计。在实际应用中，只考虑其的正向导通损耗。

二极管的正向导通损耗可由下式求出：

P diode.F=V F I F d

式中V F ――二极管正向导通压降；

I F ――二极管的正向导通电流；

d――二极管工作的占空比

根据查SKKE 310F参数可知：

V F = 2.1 V I F=400 A d = 0.25

由此可得单个二极管的损耗P diode.F

P diode.F=V F I F d=2.1V×400A×0.25=210W

整流桥中的四个上二极管是交替工作的,每次工作是只有两个,所以整流桥的损耗为二极管的两倍，则：

P=2×Po=2×210W=420W

整个开关电源系统中共有两个整流桥同时工作，它们共有一个散热器进行散热。所以，在设计散热器时要考虑到两个整流桥的损耗，则整流桥这部分的总损耗Q为：Q=2×P=2×420W=840W

得到了IGBT和整流桥的损耗后，就可以根据损耗来计算和设计散热器的具体参数。