IGBT开关能耗参数Eon、Eoff、Ets详解

ton、td（on）、tr、toff、td（off）、tf等开关时间参数主要用于定性分析IGBT的开关功耗；要进行定量分析，就要用到开关能耗参数Eon、Eoff、Ets，它们的单位是mJ。J（焦耳）是能量单位，m(毫)表示公式图。
Eon：Turn-On switching loss，开通功耗，IGBT的集电极电流从接近于0( =ICES)上升到 VCE，又下降至VCES所消耗的能量。其中包括体二极管的功耗，但不包括这期间的导通功耗。
Eoff：Turn-Off switching loss，关断功耗，IGBT的集电极电压从VCES升高至Ic，又下降至接近于0所消耗的能量。其中包括体二极管的功耗及拖尾电流带来的功耗，但不包括这期间的导通功耗。
Ets：Total switching loss，开通与关断功耗，（总）开关功耗。Ets＝Eon+Eoff。

图1 VGE、VCE、Ic的开关波形示意图

IGBT技术手册中给出的开关能耗参数是以电感为负载条件而测定的，图1所示波形图仍然适用。开关能量是用积分方法计算得来的。为了计算方便，实际上Ic、V CE都不是从ICES、V CES开始的，而是像图1那样从实测波形参数开始，即Ic和VCE按一定的百分比取值，所不同的是，取值点略有不同。具体的估算方法如下：

式中，t1为IGBT开通过程中，Ic逐渐上升时Ic＝ 10%IC(max)的时刻；IC(max）为集电极电流的最大值，即IGBT 饱和导通时的电流值；t2为IGBT开通过程中，V CE逐渐下降时VCE＝5%VCE(max）的时刻；VCE(max）为VCE的最大值，即 IGBT 关断状态下的V CE值。

式中，t1为IGBT 关断过程中，VCE逐渐升高时VCE＝ 10% VCE(max）的时刻；V CE(max）为VCE的最大值，即 IGBT 关断状态下的VCE值； t2为IGBT 关断过程中，Ic逐渐下降时Ic＝ 10%IC(max)的时刻；IC(max）为集电极电流的最大值，即 IGBT饱和导通时的电流值；5μs为对拖尾电流的估算。
开关能耗参数与栅极电阻RG、集电极电流 Ic和散热片温度Tc或者结温TJ都是直接相关的，大致都是正比例的关系，但 Tc对Ic的影响更明显一些。因为拖尾电流的存在，Eoff一般要比Eon大得多。图2是开关能耗与Tc、Ic的关系曲线。

图2 开关能耗与Tc、Ic的关系曲线（FGA25N120ANTD)