在針對某一特定的電力電子設(shè)備應(yīng)用進行IGBT功率模塊的選擇之際，我們務(wù)必全面審視其在多樣運行環(huán)境下的表現(xiàn)，涵蓋靜態(tài)穩(wěn)定、動態(tài)響應(yīng)以及極端過載（諸如短路狀況）等全方位考量。這一過程中，主要需聚焦于以下幾個核心要素：

1. 器件耐壓；
2. 在實際的冷卻條件下，電流的承受力；
3. 最適合的開關(guān)頻率；
4. 安全工作區(qū)（SOA)限制；
5. 內(nèi)部拓撲結(jié)構(gòu)；
6. 封裝尺寸；

1、IGBT耐壓的選擇

    因為大多數(shù)IGBT模塊工作在交流電網(wǎng)通過單相或三相整流后的直流母線電壓下，所以，通常IGBT模塊的工作電壓（600V、1200V、1700V）均對應(yīng)于常用電網(wǎng)的電壓等級。考慮到過載，電網(wǎng)波動，開關(guān)過程引起的電壓尖峰等因素，通常電力電子設(shè)備選擇IGBT器件耐壓都是直流母線電壓的一倍。如果結(jié)構(gòu)、布線、吸收等設(shè)計比較好，就可以使用較低耐壓的IGBT模塊承受較高的直流母線電壓。

下面列出根據(jù)交流電網(wǎng)電壓或直流母線電壓來選擇IGBT耐壓的參考表：

2、IGBT電流的選擇

  半導(dǎo)體器件具有溫度敏感性，因此，IGBT模塊標稱電流與溫度的關(guān)系比較大。隨著殼溫的上升，IGBT模塊可利用的電流就會下降，英飛凌IGBT模塊是按殼溫Tc=80℃或100℃來標稱其最大允許通過的集電極電流（Ic)。對于英飛凌 NPT-IGBT芯片來說，當Tc＜25℃時，這個電流值通常是一個恒定值，但是，隨著Tc的增加，這個可利用的電流值下降較快，有些IGBT品牌是按照Tc=25℃的電流值來標稱型號，這個需要特別注意。

 需要指出的是：IGBT參數(shù)表中標出Ic是集電極最大直流電流，但這個直流電流是有條件的，首先最大結(jié)溫不能超過150℃，其次，還受安全工作區(qū)（SOA)的限制，不同的工作電壓、脈沖寬度，允許通過的最大電流不同。同時，各大IGBT品牌也給出了兩倍于額定值的脈沖電流，這個脈沖電流通常指脈沖寬度為1ms的單脈沖能通過的最大通態(tài)電流值，即使可重復(fù)也需要足夠長的時間。如果脈沖寬度限制在10us以內(nèi)，英飛凌 IGBT4 短路電流承受能力可高達10倍的額定電流值。這種短路也不允許經(jīng)常發(fā)生，器件壽命周期內(nèi)總次數(shù)不能大于1000次，兩次短路時間間隔需大于1s 。

        在電力電子設(shè)備中，選擇IGBT模塊時，通常是先計算通過IGBT模塊的電流值，然后根據(jù)電力電子設(shè)備的特點，考慮到過載、電網(wǎng)波動、開關(guān)尖峰等因素考慮一倍的安全余量來選擇相應(yīng)的IGBT模塊。但嚴格的選擇，應(yīng)根據(jù)不同的應(yīng)用情況，計算耗散功率，通過熱阻核算具最高結(jié)溫不超過規(guī)定值來選擇器件。通過最高結(jié)溫可選擇較小的IGBT模塊通過更大的電流，更加有效地利用IGBT模塊。

3、根據(jù)開關(guān)頻率選擇不同的IGBT系列

IGBT的損耗主要由通態(tài)損耗和開關(guān)損耗組成，不同的開關(guān)頻率，開關(guān)損耗和通態(tài)損耗所占的比例有所不同。而決定IGBT通態(tài)損耗的飽和壓降Vce(sat)

和決定IGBT開關(guān)損耗的開關(guān)時間（ton,toff)又是一對矛盾，因此，應(yīng)根據(jù)不同的開關(guān)頻率來選擇不同特征的IGBT。

在低頻如fk＜10kHz時，通態(tài)損耗是主要的，這就需要選擇低飽和壓降型IGBT系列。對應(yīng)英飛凌產(chǎn)品需先用后綴為KE3、KE4、ME4系列IGBT；

若開關(guān)頻率在8-20kHz之間，請使用英飛凌后綴為RT4、KT4的IGBT模塊.

當開關(guān)頻率fk＞20kHz時，開關(guān)損耗是主要的，通態(tài)損耗占的比例較小。最好選擇英飛凌短拖尾電流KS4高頻系列，KS4高頻系列，硬開關(guān)工作頻率可達40kHz；若是軟開關(guān)，可工作在150kHz左右。

       IGBT在高頻下工作時，其總損耗與開關(guān)頻率的關(guān)系比較大，因此，若希望IGBT工作在更高的頻率，可選擇更大電流的IGBT模塊；另一方面，軟開關(guān)主要是降低了開關(guān)損耗，可使IGBT模塊工作頻率大大提高。隨著IGBT模塊耐壓的提高，IGBT的開關(guān)頻率相應(yīng)下降，下面列出英飛凌模塊不同耐壓，不同系列工作頻率的參考值。

  4、安全工作區(qū)限制

       安全工作區(qū)（SOA）限定了IGBT模塊在開關(guān)運行、通態(tài)運行以及單脈沖運行時各種臨界的，不導(dǎo)致IGBT模塊損壞的運行條件。

        判斷安全工作區(qū)，也稱為反偏安全工作區(qū)，即RBSOA。即在周期性判斷運行（可重復(fù)）時，IGBT能夠在最高允許結(jié)溫Tjmax下，額定的硬性關(guān)斷電流最大耗散功率的限制之外，還有Icm。RBSOA除受到最大結(jié)溫和最大電流情況下，IGBT中寄生PNPN晶閘管效應(yīng)引起的鎖定失效的限制。PT型IGBT還受到耗散功率的限制，高溫時器件耐壓下降，易發(fā)生鎖定效應(yīng)，其RBSOA不是矩形。

  5、內(nèi)部拓撲結(jié)構(gòu)

  根據(jù)IGBT的電流大小不同，IGBT模塊內(nèi)容拓撲結(jié)構(gòu)也不相同，一般是電流大小決定拓撲結(jié)構(gòu)的變化，詳見下圖：

 6、封裝外形

   封裝外形也受到電壓和電流的影響，當電壓增高，電流增大時，封裝外形也會相應(yīng)增大，根據(jù)功率大小的不同，一般將中小功率稱為“白模塊”，高壓大功率稱為“黑模塊”。

       北京富凌聯(lián)合電子，作為英飛凌產(chǎn)品的資深代理，已攜手共進超過十五年光景。我們憑借深厚的技術(shù)底蘊與卓越的專業(yè)能力，致力于為每一位客戶提供無微不至的服務(wù)。從產(chǎn)品選型之初的精心指導(dǎo)，到量身定制的方案設(shè)計，再到精益求精的成本優(yōu)化策略，我們始終以客戶為中心，力求在每一個環(huán)節(jié)都為客戶創(chuàng)造最大價值。通過這一系列貼心而高效的服務(wù)流程，北京富凌聯(lián)合電子不斷超越自我，只為將最優(yōu)質(zhì)的服務(wù)體驗呈現(xiàn)給每一位尊貴的客戶。

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