[发明专利]一种IGBT模块的稳态温度计算方法

权利要求书

1.一种IGBT模块的稳态温度计算方法，所述IGBT模块由IGBT芯片和二极管芯片组成，其特征在于，所述IGBT模块的稳态温度计算方法包括以下步骤：

计算IGBT模块损耗；

输入IGBT模块热特性参数；

建立IGBT模块散热系统热路模型，所述热路模型包括IGBT模块、导热接触材料和散热器；

确定IGBT模块温度；

所述输入IGBT模块热特性参数包括以下步骤：输入所述IGBT芯片的结-壳热阻R_th(j-c).IGBT；输入所述二极管芯片的结-壳热阻R_th(j-c).FWD；输入所述导热接触材料的热阻R_th(TIM).chip；输入所述散热器散热面到外环境的热阻R_th(h-a)；输入外环境温度；

其中，所述R_th(j-c).IGBT、所述R_th(j-c).FWD、所述R_th(TIM).chip和所述R_th(h-a)的单位为K/W，所述外环境温度单位为℃；

所述建立IGBT模块散热系统热路模型包括以下步骤：基于IGBT模块热量传输路径中元件连接拓扑确定IGBT模块散热系统热路模型结构；将IGBT芯片和二极管芯片的总损耗的数值作为电流源，将环境温度的数值作为电压源；根据热量传输路径和元件连接关系将元件热阻的对应电阻连接于热路模型中电流源和电压源之间；

所述确定IGBT模块温度，包括以下步骤：

对建立的IGBT模块散热系统热路模型进行电路求解；

将热路模型中IGBT芯片对应电流源和IGBT芯片的结-壳热阻之间公共节点的电压对应于IGBT芯片的结温，该电压单位为V，该结温单位为℃；

将热路模型中二极管芯片对应电流源和二极管芯片的结-壳热阻之间公共节点的电压对应于二极管芯片的结温，该电压单位为V，该结温单位为℃；

将热路模型中IGBT芯片的结-壳热阻、二极管芯片的结-壳热阻与导热接触材料的热阻之间公共节点的电压对应于IGBT模块的外壳温度，该电压单位为V，该外壳温度单位为℃；

将热路模型中导热接触材料的热阻和散热器散热面到外环境的热阻之间公共节点的电压对应于散热器的表面温度，该电压单位为V，该表面温度单位为℃。

2.根据权利要求1所述的IGBT模块的稳态温度计算方法，其特征在于，所述计算IGBT模块损耗，包括计算所述IGBT芯片的总损耗和所述二极管芯片的总损耗。

3.根据权利要求2所述的IGBT模块的稳态温度计算方法，其特征在于，所述IGBT芯片的总损耗的计算公式为：

公式①中，P_IGBT为所述IGBT芯片的总损耗，T_IGBT为所述IGBT芯片损耗计算时间，U_IGBT为所述IGBT芯片的电压、I_IGBT为所述IGBT芯片的电流，N_IGBT为所述IGBT芯片在损耗计算时间内的开关次数，E_sw.IGBT为所述IGBT芯片单次开关损耗，t₀为所述IGBT芯片损耗计算的起始时间，t为时间变量；

其中，T_IGBT的单位为s；U_IGBT为时变量，单位为V；I_IGBT为时变量，单位为A；E_sw.IGBT的单位为J；P_IGBT的单位为W。