如何准确选择功率器件二

　　选择MOSFET的下一步是计算系统的散热要求。设计人员必须考虑两种不同的情况，即最坏情况和真实情况。建议采用针对最坏情况的计算结果，因为这个结果提供更大的安全余量，能确保系统不会失效。在MOSFET的资料表上还有一些需要注意的测量数据；比如封装器件的半导体结与环境之间的热阻，以及最大的结温。

　　器件的结温等于最大环境温度加上热阻与功率耗散的乘积（结温=最大环境温度+［热阻×功率耗散］）。根据这个方程可解出系统的最大功率耗散，即按定义相等于I2×RDS（ON）。由于设计人员已确定将要通过器件的最大电流，因此可以计算出不同温度下的RDS（ON）。值得注意的是，在处理简单热模型时，设计人员还必须考虑半导体结/器件外壳及外壳/环境的热容量；即要求印刷电路板和封装不会立即升温。

　　雪崩击穿是指半导体器件上的反向电压超过最大值，并形成强电场使器件内电流增加。该电流将耗散功率，使器件的温度升高，而且有可能损坏器件。半导体公司都会对器件进行雪崩测试，计算其雪崩电压，或对器件的稳健性进行测试。计算额定雪崩电压有两种方法；一是统计法，另一是热计算。而热计算因为较为实用而得到广泛采用。除计算外，技术对雪崩效应也有很大影响。例如，晶片尺寸的增加会提高抗雪崩能力，最终提高器件的稳健性。对最终用户而言，这意味着要在系统中采用更大的封装件。

　　第四步：决定开关性能

　　选择MOSFET的最后一步是决定MOSFET的开关性能。影响开关性能的参数有很多，但最重要的是栅极/漏极、栅极/源极及漏极/源极电容。这些电容会在器件中产生开关损耗，因为在每次开关时都要对它们充电。MOSFET的开关速度因此被降低，器件效率也下降。为计算开关过程中器件的总损耗，设计人员必须计算开通过程中的损耗（Eon）和关闭过程中的损耗（Eoff）。MOSFET开关的总功率可用如下方程表达：Psw=（Eon+Eoff）×开关频率。而栅极电荷（Qgd）对开关性能的影响最大。

　　基于开关性能的重要性，新的技术正在不断开发以解决这个开关问题。芯片尺寸的增加会加大栅极电荷；而这会使器件尺寸增大。为了减少开关损耗，新的技术如沟道厚底氧化已经应运而生，旨在减少栅极电荷。

　　通过了解MOSFET的类型及了解和决定它们的重要性能特点，设计人员就能针对特定设计选择正确的MOSFET。由于MOSFET是电气系统中最基本的部件之一，选择正确的MOSFET对整个设计是否成功起着关键的作用。
IGBT的正确选择和使用

　　本文研究了逆变器核心开关器件IGBT主要参数的选择， 分析三相逆变电路拓扑及功率器件IGBT的应用特点，根据其特点选择合适额定电压，额定电流和开关参数。以及优化设计栅电压，克服Miller效应的影响，确保在IGBT应用过程中的可靠性。

　　0 前言

　　伴随科学技术的发展和低碳经济的要求，逆变器在各行各业中应用飞速发展，而IGBT是目前逆变器中使用的主流开关器件，也在逆变结构中起核心作用。采用IGBT进行功率变换，能够提高用电效率，改善用电质量。新型IGBT逆变技术是推动我国低碳经济发展战略的突破口，同时缓解能源，资源和环境等方面的压力，加快转变经济增长方式，促进信息化带动工业化， 提高国家经济安全性，起着重要作用，因此，IGBT在逆变器中的正确选择与使用，有着举足轻重的作用。逆变技术对IGBT的参数要求并不是一成不变的，逆变技术已从硬开关技术，移相软开关技术发展到双零软开关技术，各个技术之间存在相辅相成的纽带关系， 同时具有各自的应用电路要求特点，因而，对开关器件的IGBT的要求各不相同。而IGBT正确选择与使用尤为重要。

　　1 IGBT额定电压的选择

　　三相380V输入电压经过整流和滤波后，直流母线电压的最大值：

　　在开关工作的条件下，fGBT的额定电压一般要求高于直流母线电压的两倍，根据IGBT规格的电压等级，选择1 200V电压等级的IGBT。

　　2 IGBT额定电流的选择

　　以30kW变频器为例，负载电流约为79A，由于负载电气启动或加速时，电流过载，一般要求1分钟的时间内，承受1.5倍的过流，择最大负载电流约为119A ，建议选择150A电流等级的IGBT。

　　3 IGBT开关参数的选择

　　变频器的开关频率一般小于10 kH Z，而在实际工作的过程中，fGBT的通态损耗所占比重比较大，建议选择低通态型IGBT，以30 kW ，逆变频率小于10kH z的变频器为例，选择IGBT的开关参数见表1。

　　4 影响IGBT可靠性因素

　　1）栅电压。

IGBT工作时，必须有正向栅电压，常用的栅驱动电压值为15～187，最高用到20V， 而棚电压与栅极电阻Rg有很大关系，在设计IGBT驱动电路时， 参考IGBT Datasheet中的额定Rg值，设计合