【導讀】IGBT的電流是器件基本參數之一
，顯而易見FS450R12KE4就是450A 1200V IGBT模塊。這樣的理解對於日常工作交流來說是足夠了

，但對於一位設計工程師是遠遠不夠的
，而且業內充滿著誤解和流言。

流言一

450A IGBT模塊最大輸出電流能力是450A，係統設計中需要留足夠的餘量

450A是FS450R12KE4的標稱電流。那麼什麼是標稱電流
？為了搞清楚這一問題最好的辦法是尋根問祖，從英飛淩芯片的數據手冊發掘線索。

找到FS450R12KE4內部IGBT芯片IGC142T120T8RM的數據手冊，奇怪的是芯片型號上沒有電流信息，142並(bing)不(bu)是(shi)芯(xin)片(pian)電(dian)流(liu)，而(er)是(shi)芯(xin)片(pian)的(de)麵(mian)積(ji)

，其(qi)單(dan)位(wei)是(shi)平(ping)方(fang)毫(hao)米(mi)。而(er)且(qie)數(shu)據(ju)手(shou)冊(ce)中(zhong)也(ye)沒(mei)有(you)給(gei)出(chu)芯(xin)片(pian)集(ji)電(dian)極(ji)直(zhi)流(liu)電(dian)流(liu)，數(shu)值(zhi)留(liu)白(bai)，注(zhu)釋(shi)中(zhong)說(shuo)明(ming)
，該(gai)值(zhi)受(shou)最(zui)大(da)虛(xu)擬(ni)結(jie)溫(wen)Tvjmax限製
，並取決於裝配的熱性能，裝配包括IGBT產品封裝和係統熱設計。

表1：TRENCHSTOP™ IGBT4 IGC142T120T8RM數據手冊截圖

雖然芯片數據手冊首頁上確實給出了Icn=150A，但明確說明這是應用案例FS450R12KE4 EconoPACK™+模塊，在TC=100°C時
，封裝在這一功率模塊中
，此時芯片的標稱集電極電流。

表2：TRENCHSTOP™ IGBT4 IGC142T120T8RM數據手冊截圖

數據手冊中的注釋

由此我們可以得出結論：

結論一：IGBT芯片的集電極直流電流取決於散熱
，最高虛擬結溫不要超過Tvjmax限製。

jiyujielunyi，womenyinggaiquyanjiumokuaideshujushouce
，zaimokuaideshujushouceshangkeyidudao，lianxujidianjizhiliudianliuyukewenyouguan，zhunqueshuolianxujidianjizhiliudianliushizaigeidingdekewenxiadingyide，zhekeyicaixiangzheyidianliuyuzhiliuxiadesunhao、結到殼的熱阻有關。

表3：FS450R12KE4 EconoPACK™+模塊數據手冊截圖

定義：

按照FS450R12KE4數據手冊，研究一下：

這樣算出來隻有160oC
，你可能會想不是說好按照175oC定義的嗎？這樣連續集電極直流電流不是可以更大
？不完全對，這裏還需要考慮其它因素。

流言二

450A IGBT模塊峰值電流能力是450A
，輸出有效值電流遠小於450A

這就要研究IGBT的脈衝電流能力，我們還是從芯片出發。在表1，IGBT4 IGC142T120T8RM數據手冊中可以找到集電極脈衝電流450A

，但脈衝寬度受限於最高虛擬結溫Tvjmax，這裏有個說明
，這是設計值並通過了設計驗證，生產中不作測試。這是因為芯片沒有散熱係統因而無法測試芯片的電流能力。

再看模塊，表3，FS450R12KE4 EconoPACK™+模塊數據手冊截圖
，其中明確給出了集電極重複峰值電流ICRM=900A，2倍於模塊100度管殼溫度下的連續集電極直流電流，即標稱電流450A。

同時在圖表中給出了反偏安全工作區RBSOA，這代表IGBT關斷電流能力，就是說英飛淩的IGBT模塊可以可靠關斷2倍於自己的標稱電流
，這一重要參數在出廠檢驗中100%測試。

結論二：450A IGBT模塊在散熱足夠好的設計中
，可以承受一定脈衝寬度的900A重複峰值電流，並可靠關斷，設計原則最高工作結溫不超過150℃。

流言三

在係統設計中，超過器件標稱電流，可靠性降低
，隻能過載時偶爾為之。

我們來看一個反例：家用單端電磁爐采用準諧振電路。

圖1：電磁爐原理圖

2200W電磁爐一般采用20A IGBT，譬如IHW20N120R5逆導型IGBT單管。從表4中看出：其集電極直流電流在管殼溫度100度時為20A，集電極脈衝電流為60A

，這一單管的集電極脈衝電流和RBSOA為標稱電流的3倍。

表4：IHW20N120R5逆導型IGBT單管數據手冊截圖

由於準諧振電路
，IGBT開通時電壓很低
，但由於諧振電容

，脈衝電流很大，將近50A
，這時有相當高的開通和導通損耗
；關斷時是零電壓，雖然關斷電流高達60A
，已經達到RBSOA的極限，但關斷損耗並不大。

實際案例係統以23kHz的諧振頻率工作，就是說20A IGBT 以23kHz的頻率連續關斷60A電流，條件是損耗合理，散熱足夠好，保證結溫不超過允許的最高工作結溫150度。

圖2：電磁爐準諧振電流電壓波形，電流紅色20A/div,電壓200V/div

關於IGBT模塊的結論：

英飛淩IGBT模塊型號上是標稱電流

，是基於一定的殼溫計算得到的集電極直流電流，與實際IGBT開關輸出電流並不是一個概念。

係統設計原則一：IGBT的最高工作結溫不允許超過最高工作結溫。

係統設計原則二：IGBT最大電流取決於脈衝電流能力和反偏安全工作區，也就是IGBT關斷電流能力，一般是兩倍的標稱電流
，設計中關斷電流不能超過反偏安全工作區

，那麼係統設計是安全可靠的。

來源：英飛淩工業半導體

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