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» 2015年06月09日 12時00分 公開

電源設計:IGBTの熱計算により 電力設計の有効性を最大化 (2/4)

[Alan Ball(ON Semiconductor),EDN Japan]

 ターンオン時、損失は、10% ICから10% VCE地点まで測定すべきです。これらの地点は標準的ですが、任意のため必要であれば他の地点を使うことも可能です。さまざまな間隔を測定するために、どの地点を選んだ場合でも、さまざまなデバイスのデータを同じ基準で比較するために一貫性を保つことが重要です。電力は、オシロスコープ波形から計算されます。これは一定ではないため、平均電力が必要となり、電力波形の積分値を計算しなければなりません。これはトレース図の下に記されてあり、図2の場合は674.3 µWs(ジュール)です。

図3:IGBTターンオフ波形 (クリックで拡大)

 同様に、ターンオフ損失は下記のように測定します。

図4:IGBT導通損失波形 (クリックで拡大)

 導通損失は同様の方法で測定されます。ターンオン損失の終点から測定を開始し、ターンオフ損失の始点で終了しなければなりません。導通損失のタイムスケールはスイッチング損失よりもはるかに長いため、正確に測定することが困難な場合があります。

図5:ダイオードのターンオフ波形(クリックで拡大)

 ダイオードのリカバリー損失データは、ダイオードに逆電流(Irr)が流れる時点でのサイクルの一部で捕捉しなければなりません。通常、逆電流(Irr)のピークの10%地点で測定されます。

図6:ダイオードの導通損失波形 (クリックで拡大)

 ダイオードの導通損失は、IGBTパッケージの総損失を計算するために必要な最後の損失成分です。全ての損失が測定された時点で、その操作モードの時間に基づいて波形全体へ反映する必要があります。これはオン・セミコンダクターの「AND9140」アプリケーションノートに詳しく書かれています。エネルギーが追加および組み込まれた時点で合計し、スイッチング周波数を掛けることで、ダイオードおよびIGBTの電力損失を得られます。

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