上回我們說到，絕大部分產品數據手冊中規定的短路時間受實際應用條件的影響，其實是說不準的。但在這說不準的世界里，偏偏有一顆IGBT逆勢而行，要做最靠譜的那一顆。

它就是IGBT7。

在數據手冊中，IGBT7的短路能力定義為當溫度Tvjop=150°C，VCC=800V，門極電壓VGE=15V時，最多可允許8µs的短路時間。盡管短路耐受時間相比IGBT4的10µs稍有縮短，但IGBT7的性能獲得了進一步改善，從而使得系統能夠達到更低的功率損耗和更好的熱性能。

短路時間定義

數據手冊中規定的短路耐受時間tsc是基于圖1a中所示的IGBT橋臂直通模式。短路回路阻抗很小，以至于短路電流立即達到飽和值。短路耐受時間是從短路電流上升沿的10%計算到短路電流下降沿的10%。

對于短路阻抗通常較大的電機相間短路，短路電流因為大阻抗而上升較慢。這種短路發生時，IGBT先進入飽和狀態，當短路電流達到飽和值，IGBT才會進入退飽和狀態，同時Vce電壓上升至直流母線電壓。在這種短路模式下，短路時間的計算是從Vce退飽和時直流母線電壓上升沿的20%計算到短路電流下降沿的10%。在從短路事件開始到IGBT進入退飽和狀態的這段時間內，VCE電壓較低，因此此時芯片中的損耗沒有IGBT的Vce電壓較高時大。所以短路時間不包含最開始的這段時間。

a）直接短路模式        b）負載短路模式

圖1

短路時間降額曲線

短路耐受時間與門極電壓、短路時的結溫和直流母線電壓等應用條件密切相關。門極電壓越高，IGBT短路電流越大，從而使得短路耐受時間縮短。短路起始溫度越高，直流母線電壓越高，也會導致短路耐受時間縮短。

在1200V IGBT7的數據表中，短路耐受時間對應的應用條件為：直流母線電壓VCC=800V，門極電壓VGE=15V，短路時的起始結溫Tvj=150°C。當應用條件不同于數據表中規定的條件時，允許的短路時間也會發生改變。圖2顯示了短路耐受時間與直流母線電壓、最高結溫及門極電壓之間的關系。

圖2 短路額定值系數與溫度、直流母線電壓及門極電壓之間的關系

例如，在實際應用中，假設運行工況是下面這樣：

• 起始結溫是140°C
• 直流母線電壓是600V 
• 門極電壓是14V

此時我們可以計算各應用條件與額定值相比的影響因數

• 溫度影響因數：140/150=93%
• 母線電壓影響因數：600/800=75%
• 門極電壓影響因數：14/15=93%

根據圖2中的曲線，可以分別在Tvj,VCC,VGE的曲線上讀出以下降額系數：

圖3 如何讀出各應用條件的降額系數

• A 1（Tvj的降額系數）= 1.05
• A 2（Vcc的降額系數）= 1.5
• A 3（Vge的降額系數）= 1.1

然后用數據表中的短路耐受時間tp_ds值乘以降額系數，可以計算出該應用條件下的最終短路耐受時間：

tp1 = tp_ds x A 1 x A 2 x A 3

      = 8 µs x 1.05 x 1.5 x 1.1 

      = 13.86 µs

可以看到，當起始結溫、母線電壓與門極電壓都降低時，器件的短路能力有所提升。反之亦然。