5 Applikationshinweise für IGBT- und MOSFET-Module - Semikron
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5 <strong>Applikationshinweise</strong> <strong>für</strong> <strong>IGBT</strong>- <strong>und</strong> <strong>MOSFET</strong>-<strong>Module</strong><br />
5.2.2.2 Sperrschichttemperatur bei stationärem Betrieb (Mittelwertbetrachtung)<br />
Nach der Berechnung der Verluste können die Temperaturen im stationären Betrieb mit Hilfe der<br />
thermischen Widerstände R th (= Endwert der Z th -Kurven) berechnet werden. Die Temperaturberechnung<br />
erfolgt beginnend mit der Umgebungstemperatur von außen nach innen (vgl. Beispiel<br />
Bild 5.2.8).<br />
Bild 5.2.8 Temperaturberechnung unter stationären Bedingungen<br />
Bei mehreren Verlustleistungsquellen auf einem Kühlkörper werden die Einzelverluste aller n 1<br />
Bauelemente zusammenaddiert (z.B. 6 <strong>IGBT</strong> <strong>und</strong> 6 Freilaufdioden eines 3-phasigen Wechselrichters)<br />
<strong>und</strong> mit der Gesamtverlustleistung die Kühlkörpertemperatur berechnet.<br />
Bei <strong>Module</strong>n mit Bodenplatte besteht eine gute thermische Kopplung zwischen den Bauelementen<br />
eines Moduls, der thermische Widerstand R th(c-s) ist <strong>für</strong> das gesamte Modul angegeben, deshalb<br />
werden zur Berechnung der Gehäusetemperatur alle m Verlustleistungsquellen im Modul zusammenaddiert<br />
(z.B. 2 <strong>IGBT</strong> <strong>und</strong> 2 Freilaufdioden in einem Halbbrückenmodul):<br />
Diese Modellierung führt in einigen Beispielen zu einer überhöhten Temperatur, wenn z.B. von einem<br />
Halbbrückenmodul nur ein <strong>IGBT</strong> <strong>und</strong> dessen räumlich entfernte Freilaufdiode verwendet wird<br />
oder im Wechselrichterbetrieb <strong>IGBT</strong> <strong>und</strong> parallele Inversdiode zeitlich versetzt Verluste verursachen.<br />
Ist der R nur <strong>für</strong> ein einzelnes Bauelement (z.B. den <strong>IGBT</strong>) gegeben, wird die thermische<br />
th(c-s)<br />
Kopplung der Kupferbodenplatte zur Inversdiode vernachlässigt. Hier führt die Modellierung bei<br />
gleichzeitigen Verlusten in <strong>IGBT</strong> <strong>und</strong> Diode zu einem Fehler mit zu geringen Temperaturen.<br />
Die Sperrschichttemperatur wird schließlich aus den Verlusten des Einzelbauelementes <strong>und</strong> dessen<br />
thermischem Widerstand zum Gehäuse <strong>für</strong> Bodenplattenmodule oder zum Kühlkörper <strong>für</strong><br />
bodenplattenlose <strong>Module</strong> berechnet. Für <strong>IGBT</strong> ergibt sich damit beispielsweise<br />
bzw.<br />
Die Halbleiterverluste sind alle temperaturabhängig, so dass hier zwischen Chiptemperatur <strong>und</strong><br />
Verlusten eine Kopplung besteht. Im einfachsten Fall berechnet man die Verluste bei maximaler<br />
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