AANDRIJFTECHNIEK | november 202030
motoraandrijving afneemt. Een relatief langzaam schakelende
IGBT met lage schakelverliezen is daarom voordelig. Hier zal
IGBT7 enorm helpen om tegelijkertijd lage dv/dt-waarden en
acceptabele schakelverliezen te bereiken.
Inschakelgedrag
Wanneer de IGBT is ingeschakeld, commuteert de stroom
naar deze IGBT vanaf de complementaire vrijloopdiode en vice
versa, wanneer deze wordt uitgeschakeld. Daarom heeft de
schakelsnelheid van de IGBT niet alleen invloed op de elektro-
magnetische emissie, maar beïnvloedt ook de schakelverliezen
van de IGBT en de diode.
Als algemene vuistregel geldt, dat het sneller inschakelen
van de IGBT, de IGBT-verliezen vermindert maar tegelijkertijd
de diodeverliezen verhoogt. Omdat de diodeverliezen veel
lager zijn dan die van de IGBT, worden de resulterende totale
verliezen gedomineerd door de IGBT. Helaas kunnen de diode-
verliezen niet volledig worden genegeerd. De gate-weerstand
bepaalt de schakelsnelheid van de IGBT. De junctietempera-
tuur en de belastingstroom hebben een grote invloed op die
snelheid.
De temperatuurinvloed van IGBT7 IGBT’s is veel kleiner
dan die van zijn voorganger. Als voorbeeld vergelijken we
De eerste producten met IGBT7 zijn onder andere de SEMITOP E1/E2
de spanning-steilheid van de twee 600A nominale SEMiX3
Press-fit modules met IGBT4 en IGBT7. De vergelijking heeft
betrekking op een systeem met 600V DC-link spanning en
een belastingstroom van 300A. Bij een junctietemperatuur
van 150°C en met een inschakel gate-weerstand van 2Ω laten
beide generaties een dv/dt-waarde zien van 2,5 kV/µs. Bij 25°C
stijgt de spanning-steilheid van de IGBT7 tot een gematigde
4,2 kV/µs, terwijl de IGBT4 15 kV/µs overschrijdt.
Dominantie van de IGBT-verliezen
Een dv/dt van 4,2 kV/µs is een aanvaardbare waarde voor
algemene motoraandrijvingen. Aangezien de hoogste span-
ning-steilheid optreedt bij lage temperaturen, moet de laagst
mogelijke gate-weerstand worden bepaald bij kamertempe-
ratuur. Om de spanning-steilheid te beperken tot 4,2 kV/µs,
moet de IGBT4 inschakel gate-weerstand worden verhoogd van
2Ω naar 4,8Ω. De schakelverliezen nemen toe met de junctie-
temperatuur, dus de vergelijking voor het vermogensverlies
dient te gebeuren bij een verhoogde temperatuur van 150°C.
De verhoogde gate-weerstanden veroorzaken voor IGBT4 in
een toename van IGBT-inschakelverliezen van 30mJ naar 48mJ
(+60%). Zoals hierboven uitgelegd is, nemen de diodeverlie-
zen af naarmate de IGBT-inschakelverliezen toenemen, in dit
voorbeeld van 20mJ tot 17mJ (-20%).
Vanwege de dominantie van de IGBT-verliezen, nemen de
gecombineerde inschakelverliezen bij het inschakelen van
één IGBT4-schakelaar toe met 28% tot 64mJ bij 4,2 kV/µs,
in vergelijking met een spanningshelling van 15 kV/µs. Dit is
||| OVER DE AUTEURS
Rainer Weiss is Applicatie Manager en Stefan Häuser is
Senior Manager Product Marketing International. Beiden
zijn werkzaam bij SEMIKRON in Neurenberg, Duitsland. Het
artikel werd vertaald en bewerkt door Benno van der Veen van
SEMIKRON BV in Apeldoorn.
28-29-30-31-32_semikron.indd 30 16-11-20 15:15
