在典型變頻器應用中，1.5倍過載是經(jīng)常發(fā)生的工況。在這種工況下，器件的結溫會出現(xiàn)較大幅度的波動。在以往的芯片技術中，最大允許工作結溫固定為150℃。假設1.5倍過載工況下，器件結溫較滿載時結溫高出25℃，則變頻器滿載功率只能按照芯片結溫最高不超過125℃來定義，實際上是浪費了25℃的結溫。而英飛凌最新一代TRENCHSTOP™ IGBT7技術允許在過載工況下運行在Tvjop=175℃。這樣，變頻器的滿載功率就可以按照芯片結溫最高不超過150℃來定義，最大程度地發(fā)揮了芯片的潛能。相比之前IGBT4的最高結溫Tvjop =150℃，IGBT7能在更高的結溫下運行，不僅能實現(xiàn)更高的功率密度，還支持更高的散熱片溫度。
1. 175℃運行結溫的定義
圖1顯示了IGBT7在開關工況下允許的運行結溫定義。正常運行時，最高允許結溫為150°C。在過載工況下，允許最高結溫高于Tvjop =150°C但低于Tvjop =175°C，最多持續(xù)t1 = 60秒。并且Tvjop高于150°C的過載工況持續(xù)時間必須在負載周期時間（T）的20%以內(nèi)，即當T=300s時，t1 =60s。
負載周期的影響
當負載周期小于300s時，例如T=200s，則t1=20%*200=40s。
當負載周期大于300s時，例如T=400s，則t1=60s。
圖1 IGBT7和IGBT4的最高運行結溫定義
圖1中所示的最高溫度定義應被視為最高結溫（Tvjop）極限值，包括由基本輸出頻率引起的溫度波動。圖2提供了兩個結溫曲線的示例。在圖2a中，周期時間T=300s，最高結溫超過150℃的持續(xù)時間t1=50s。剩余時間內(nèi)，結溫都低于150°C。因此，占空比為16.7%。從最高運行結溫的角度來看，這種工況是允許的。另一個示例如圖2b所示。在本例中，最高結溫在整個負載周期時間內(nèi)都超過150°C。這種工況是不能允許的。
圖2 a）允許工況 b）不允許工況
2. 達到更高IGBT運行溫度所需滿足的系統(tǒng)溫度限制
2.1 外殼溫度限制
相比IGBT4，TRENCHSTOP™ IGBT7的運行結溫可提高25°C。這使得使用IGBT7的系統(tǒng)能夠達到更高的功率密度，同時提高了周邊元件的溫度——比如PCB、散熱片和模塊外殼。實際應用中應當考慮到以下所述的幾項限制。
2.2 外殼溫度限制
數(shù)據(jù)表中規(guī)定有RTI（相對溫度指數(shù)）值。該值代表與塑料熱降解有關的特征參數(shù)。運行時，模塊外殼溫度不應超出此值。否則就是違反UL額定值標準。
2.2 PCB溫度限制
系統(tǒng)的功率密度可隨著結溫的升高而提高。由于IGBT7和IGBT4 PIM模塊所用的引腳相同，這意味著通過每個引腳的電流會變大。當該電流變大時，應特別注意PCB的溫升。PCB所允許的最高溫度取決于自身材料。增加銅層厚度、擴大走線寬度、增加層數(shù)及系統(tǒng)冷卻可幫助降低PCB溫度。
2.3 散熱片溫度限制
散熱片溫度不應超過熱界面材料所允許的工作溫度。如果模塊已使用英飛凌預涂熱界面材料的TIM模塊，則散熱片溫度限值為150°C。
