IGBT結(jié)溫估算—（三）熱阻網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

（三）熱阻網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

前邊介紹了IGBT/Diode損耗的計(jì)算，那么得到了損耗之后，如何轉(zhuǎn)化為溫升呢？這里就用到了熱等效電路的概念（熱阻網(wǎng)絡(luò)），分別將溫度、損耗 P、 熱阻 R 、熱容 *C *等效成電路中的參數(shù)，具體如下

因此，如下熱阻網(wǎng)絡(luò)的溫升計(jì)算為：

(注：幾階熱網(wǎng)絡(luò)就對(duì)應(yīng)幾個(gè)R，圖中所示為3階熱網(wǎng)絡(luò)，熱網(wǎng)絡(luò)的階數(shù)會(huì)影響溫度變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程。為便于理解，本文主要討論一階熱網(wǎng)絡(luò)，不對(duì)階數(shù)展開(kāi)討論)

熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中有如下幾個(gè)參數(shù)：

① 損耗：已在第二部分講解；

② 熱阻：分為自熱阻和耦合熱阻。自熱阻的意思是該節(jié)點(diǎn)本身產(chǎn)生的單位損耗導(dǎo)致的溫升；耦合熱阻是其他與該節(jié)點(diǎn)有熱耦合作用的節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的單位損耗導(dǎo)致的溫升；

比如熱網(wǎng)絡(luò)中包含A、B節(jié)點(diǎn)，對(duì)A節(jié)點(diǎn)施加損耗Pa，A、B節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫升分別為 ΔTa、ΔTb?? 。

對(duì)于A節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，它的自熱阻 Rth_self = ΔTa/Pa ;

對(duì)于B節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，它與A節(jié)點(diǎn)的耦合熱阻 R_AB = ΔTb/ Pa;

③ 階數(shù)：階數(shù)越大，動(dòng)態(tài)變化過(guò)程的誤差越小，但代碼實(shí)現(xiàn)也越復(fù)雜，計(jì)算量越大；本文只討論一階的情況；

④ 節(jié)點(diǎn)數(shù)：熱網(wǎng)絡(luò)中考慮溫度估算的點(diǎn)的個(gè)數(shù)；

比如逆變器中，U/V/W三相，不考慮相與相之間熱耦合作用，只考慮單相中上下橋臂之間的熱耦合作用，那么節(jié)點(diǎn)數(shù)為4，分別是上橋IGBT、上橋Diode、下橋IGBT、下橋Diode。

如果考慮相與相之間的熱耦合作用，那么節(jié)點(diǎn)數(shù)為12個(gè)，分別是U相上橋IGBT、U相上橋Diode、U相下橋IGBT、U相下橋Diode、V相上橋IGBT、V相上橋Diode、V相下橋IGBT、V相下橋Diode、W相上橋IGBT、W相上橋Diode、W相下橋IGBT、W相下橋Diode。

以4節(jié)點(diǎn)為例，并將其中的上橋IGBT節(jié)點(diǎn)拿出來(lái)進(jìn)行自熱阻、耦合熱阻的分析和溫升的計(jì)算，則

其他節(jié)點(diǎn)類似。