两种典型工况下IGBT7和IGBT4的对比方案

作为英飞凌最新一代的IGBT技术平台，IGBT7和IGBT4的性能对比一直是工程师们关注的问题。本文通过对FP35R12W2T4和FP35R12W2T7在同一平台伺服驱动下的测试，比较了相同工况下IGBT4和IGBT7的结温。实验结果表明，在连续大功率负载条件和惯性盘负载条件下的对比测试中，IGBT7的结温低于IGBT4。

伺服系统响应速度快、过载比高、小型化、高功率密度的趋势对功率器件提出了更严格的要求。英飞凌星IGBT7凭借超低导通压降、可控dv/dt、175过载结温，完美满足伺服驱动器的所有要求。英飞凌-京川-迈新联合开发了基于IGBT7的完整伺服驱动解决方案，可显著提升功率密度。驱动芯片采用英飞凌无芯变压器1EDI20I12MH。由于IGBT7独特的电容结构，不易寄生导通，因此可以采用单电源设计，最大程度简化了驱动设计。主控单片机采用XMC4700/4800，电机位置检测采用TLE5109，实现转速和位置的精确控制。

为了比较IGBT4和IGBT7在伺服驱动方面的性能，我们在同一平台上使用了两个伺服驱动，分别配备了相同PIN布局的FP35R12W2T4和FP35R12W2T7，并在相同dv/dt条件下(dv/dt=5600V/us)进行了测试。

我们设计了两种典型的工况对比方案，分别是连续重载对比试验和惯性载荷对比试验，比较相同工况下IGBT4和IGBT7的结温。待测IGBT模块中的IGBT芯片内嵌有热电偶，通过热电偶与数据采集器的连接，可以直接读出IGBT芯片的结温。

连续重载对比试验。

两台电机加载，被测电机系统工作在电动状态，负载电机系统工作在发电状态；

基于IGBT4和IGBT7的驱动器用于驱动被测电机，两个驱动器的开关频率和输出电流/功率每次都相同。

通过功率分析仪测试驱动器的输入功率和输出功率，计算驱动器的损耗和效率。

下图是在持续重载条件下，IGBT4和IGBT7结温的比较。

可以看出，在8K开关频率下加载13分钟后，IGBT7和IGBT4的结温差为17。随着加载时间的延长，结温差仍呈上升趋势。

我们还比较了IGBT7和IGBT4在不同开关频率和相同输出功率(5.8千伏安)下的温升，如下图所示。横轴是IGBT的开关频率。左纵轴是NTC温度相对于初始温度的温升。右边的纵轴是IGBT4和IGBT7之间的温升差。随着开关频率的增加，IGBT7和IGBT4的NTC温升增加。在10K开关频率下，IGBT7的NTC温升比IGBT4低19。你可以看到。由于IGBT7可以在较高的结温下工作，因此可以实现较高的输出功率，实现功率跳变。

负载比较测试。

两个IGBT分别加载igbts 4和7，电机加载相同的惯性盘。转速从1500转/分到-1500转/分的时间为250毫秒，稳定运行时间为1.2秒。稳速运行条件下，相输出电流小于0.5A；因此，该测试条件下的平均功率相对较小。

电机散热条件相同，开关频率为8kHz。

可以看出，在有惯性盘的加减速工况下，IGBT7的结温低于IGBT4。运行13分钟后，驱动器温升尚未达到平衡状态，结温差约为7。

最后，我们对这部分测试进行总结：

在输出功率相同的情况下，使用IGBT7的驱动器结温明显降低，允许散热器的体积减小，从而可以减小驱动器的尺寸。

如果散热条件相同，IGBT7可以输出更多的功率