功率二极管的功率损耗公式
LDO与PWM设计资料整理
1.定义：LDO：LOW DROPOUT VOLTAGE，低压差线性稳压器，仅能在降压中应用。
输出电压必需小于输入电压。
PWM：脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
2.LDO与DC/DC优缺点LDO:优点：稳定性好，负载响应快。
输出纹波小。
缺点：效率低，输入输出的电压差不能太大。
负载不能太大，目前最大的LDO为5A（但要保证5A的输出还有很多的限制条件）。
PWM开关电源:优点：输入电压范围较宽, 高效率，高输出电流，低静态电流。
缺点：负载响应比LDO差，输出纹波比LDO大,成本相对较高。
3.工作原理LDO:右图为串联线性电源的主要组成部分,其电压调整单元采用有源器件并串联在输入电源和负载之间,负反馈环路决定调整单元的导通程度,以维持输出电压稳定。
负反馈环路的核心是一个高增益的运算放大器,称作电压误差放大器,用它来对输出电压和稳定的基准电压之间作比较,当有误差存在时,电压误差放大器的增益将误差电压放大很多倍,放大后的误差电压直接控制串联调整单元的导通电阻,从而维持额定的输出电压。
电压误差放大器对输出变化的响应速度和输出电压的控制精度取决于误差放大器的反馈环补偿设计。
负反馈补偿的大小由分压电阻和接到电压误差放大器负输入端与输出端之间的电阻大小决定。
DC/DC开关电源：开关电源采用功率半导体器件作为开关元件,通过周期性通断开关,控制开关元件的占空比来调整输出电压。
如右图所示,其中DC/DC变换器进行功率变换,是开关电源的核心部分,反馈回路检测其输出电压,并与基准电压比较,其误差电压通过误差放大器放大及控制脉宽调制电路,再经过驱动电路控制半导体开关的通断时间比,从而调整输出电压的大小。
手把手教你计算DC
手把手教你计算DC
在电源系统设计的过程中，工程师常常需要用到DC-DC变换器进行能量转换，这种电子器件目前已经被广泛的应用在不同的工业领域中。
然而在工作运行过程中，即便是转换器本身也是会出现一部分损耗的，这部分通常是由续流二极管、功率器件等产生的。
工程师需要在系统设计过程中，精确的计算出不同的数值，并采取相应措施减少无功损耗。
本文将会通过对续流二极管的损耗产生原因分析，为工程师详细介绍其损耗数值的计算方式。
此前我们曾经就功率器件的损耗计算展开过详细介绍，与DC-DC转换器中功率器件的损耗产生方式相同，续流二极管的损耗同样也可以分成开关损耗和导通损耗。
在变换器的工作过程中，续流二极管的电压、电流波形如下图所示。
图为二极管的电压、电流波形
所谓的导通损耗，指的是在二极管正向导通并且当电流、电压波形稳定时的损耗。
工程师如果想要采取相应措施降低导通损耗数值，可以通过选择流过一定电流时正向压降较小的二极管来实现。
目前转换器中应用比较多的是普通续流二极管和肖特基二极管两种。
普通的二极管具有比较平坦的正向电压一电流特性，然而它的电压降却比较高，肖特基二极管的电压降比较低，但是它的正向电压—电流特性却比普通二极管的要陡一些，因此，随着电流的增大，肖特基二极管的正向电压的增加要比普通二极管更大些。
这是工程师在进行损耗降低设计时需要注意的。
与功率器件的开关损耗值计算相同的是，双向DC-DC转换器中续流二极。
DC-DC内部功耗计算
影响开关模式、DC-DC转换器效率的主要原因（转）2010-04-07 16:55影响开关模式、DC-DC转换器效率的主要因，本文详细介绍了开关电源(SMPS)中各个元器件损耗的计算和预测技术，并讨论了提高开关调节器效率的相关技术和特点。
概述效率是任何开关电源(SMPS)的重要指标，特别是便携式产品，延长电池使用寿命是一项关键的设计目标。
对于空间受限的设计或者是无法投入成本解决功率耗散问题的产品，高效率也是改善系统热管理的必要因素。
SMPS设计中，为获得最高转换效率，工程师必须了解转换电路中产生损耗的机制，以寻求降低损耗的途径。
另外，工程师还要熟悉SMPS IC的各种特点，以选择最合适的芯片来达到高效指标。
本文介绍了影响开关电源效率的基本因素，可以以此作为新设计的准则。
我们将从一般性介绍开始，然后针对特定的开关元件的损耗进行讨论。
效率估计能量转换系统必定存在能耗，虽然实际应用中无法获得100%的转换效率，但是，一个高质量的电源效率可以达到非常高的水平，效率接近95%。
绝大多数电源IC的工作效率可以在特定的工作条件下测得，数据资料中给出了这些参数。
Maxim的数据资料给出了实际测试得到的数据，其他厂商也会给出实际测量的结果，但我们只能对我们自己的数据担保。
图1给出了一个SMPS降压转换器的电路实例，转换效率可以达到97%，即使在轻载时也能保持较高效率。
采用什么秘诀才能达到如此高的效率？我们最好从了解SMPS损耗的公共问题开始，开关电源的损耗大部分来自开关器件(MOSFET和二极管)，另外小部分损耗来自电感和电容。
但是，如果使用非常廉价的电感和电容(具有较高电阻)，将会导致损耗明显增大。
选择IC时，需要考虑控制器的架构和内部元件，以期获得高效指标。
例如，图1采用了多种方法来降低损耗，其中包括：同步整流，芯片内部集成低导通电阻的MOSFET，低静态电流和跳脉冲控制模式。
我们将在本文展开讨论这些措施带来的好处。
开关电源8大损耗,讲的太详细了
开关电源8大损耗，讲的太详细了能量转换系统必定存在能耗，虽然实际应用中无法获得100%的转换效率，但是，一个高质量的电源效率可以达到非常高的水平，效率接近95%。
绝大多数电源IC 的工作效率可以在特定的工作条件下测得，数据资料中给出了这些参数。
一般厂商会给出实际测量的结果，但我们只能对我们自己的数据担保。
图1 给出了一个SMPS 降压转换器的电路实例，转换效率可以达到97%，即使在轻载时也能保持较高效率。
采用什么秘诀才能达到如此高的效率？我们最好从了解SMPS 损耗的公共问题开始，开关电源的损耗大部分来自开关器件(MOSFET 和二极管)，另外小部分损耗来自电感和电容。
但是，如果使用非常廉价的电感和电容(具有较高电阻)，将会导致损耗明显增大。
选择IC 时，需要考虑控制器的架构和内部元件，以期获得高效指标。
例如，图1 采用了多种方法来降低损耗，其中包括：同步整流，芯片内部集成低导通电阻的MOSFET，低静态电流和跳脉冲控制模式。
我们将在本文展开讨论这些措施带来的好处。
图1. 降压转换器集成了低导通电阻的MOSFET，采用同步整流，效率曲线如图所示。
降压型SMPS损耗是任何SMPS 架构都面临的问题，我们在此以图2 所示降压型(或buck)转换器为例进行讨论，图中标明各点的开关波形，用于后续计算。
降压转换器的主要功能是把一个较高的直流输入电压转换成较低的直流输出电压。
为了达到这个要求，MOSFET 以固定频率(f S)，在脉宽调制信号(PWM)的控制下进行开、关操作。
当MOSFET 导通时，输入电压给电感和电容(L 和C OUT)充电，通过它们把能量传递给负载。
在此期间，电感电流线性上升，电流回路如图2 中的回路1 所示。
当MOSFET 断开时，输入电压断开与电感的连接，电感和输出电容为负载供电。
电感电流线性下降，电流流过二极管，电流回路如图中的环路2 所示。
MOSFET 的导通时间定义为PWM 信号的占空比(D)。
二极管的参数解释
二极管的参数解释二极管是一种最简单的电子器件，也是电子设备中最常见的元件之一、它有着广泛的应用领域，例如整流电路、电源供应、信号调理和通信等。
二极管具有许多参数，这些参数描述了它的特性和性能。
下面是对一些常见二极管参数的解释。
1. 额定电压（Rated Voltage）：二极管的最大可承受反向电压。
如果反向电压超过该值，二极管可能会击穿而失去正常工作。
2. 碳化硅二极管（Silicon Carbide Diode）：一种高温、高功率的二极管。
相对于硅二极管，碳化硅二极管具有更好的工作温度范围和更低的功耗。
3. 额定电流（Rated Forward Current）：二极管在正向通态下能够持续通过的最大电流。
超过额定电流可能会导致二极管过热损坏。
4. 热阻（Thermal Resistance）：二极管元件的热阻值。
它描述了二极管在工作时产生的热量与周围环境之间的热传导情况。
5. 频率响应（Frequency Response）：二极管元件对输入信号频率的响应能力。
高频响应较好的二极管通常用于高频应用，如射频放大器和调制解调器等。
6. 定向性（Directionality）：二极管是一种有向性元件，只能在一个方向上导电。
当电压施加在有向性的极性上时，二极管会产生电流；当电压施加在反向极性上时，二极管则会阻断电流。
7. 反向电流（Reverse Current）：施加在二极管反向电压下产生的漏电流。
正常情况下，二极管的反向电流非常小，但高质量的二极管具有更低的反向电流。
8. 饱和压降（Saturation Voltage）：二极管在正向通态下的压降。
不同类型的二极管具有不同的饱和压降值，通常以毫伏（mV）为单位表示。
9. 开启压降（Forward Voltage Drop）：二极管在正向通态下的电压降。
不同类型和材料的二极管具有不同的开启压降值，通常以伏特（V）为单位表示。
10. 功率损耗（Power Dissipation）：二极管在工作状态下所消耗的功率。
1n4004整流二极管参数
1n4004整流二极管参数一、整流二极管概述整流二极管，顾名思义，是一种用于整流电路的二极管器件。
它能将交流电转换为直流电，广泛应用于电源、电子设备等领域。
整流二极管的问世，为现代电子技术的发展奠定了基础。
二、整流二极管的参数介绍1.正向电压：正向电压是指二极管正向导通时，加在管子两端的电压。
在实际应用中，我们需要选择一个合适的正向电压，以保证整流效果的同时，降低功耗。
2.反向电压：反向电压是指二极管反向截止时，加在管子两端的电压。
反向电压过高会导致二极管损坏，因此在选择整流二极管时，需要考虑其反向电压承受能力。
3.电流容量：电流容量是指二极管在一定条件下能承受的电流大小。
电流容量与整流二极管的尺寸、材料等因素密切相关。
在实际应用中，我们需要根据电路需求选择合适的电流容量。
4.功率损耗：功率损耗是指整流二极管在工作过程中消耗的功率。
降低功率损耗有助于提高整流电路的效率，因此选择低功率损耗的整流二极管是十分重要的。
5.工作温度：整流二极管的工作温度直接影响其使用寿命。
一般来说，工作温度越高，使用寿命越短。
因此，在选择整流二极管时，需要考虑其工作温度范围。
三、整流二极管的选择与应用在选择整流二极管时，应根据电路需求，综合考虑上述参数，以确保整流效果、降低功耗、提高使用寿命。
此外，还需注意整流二极管的封装、尺寸等因素，以满足实际应用场景的要求。
四、总结整流二极管作为现代电子技术的重要组成部分，其参数的选择与应用对电路性能具有重要影响。
了解整流二极管的性能参数，合理选择和使用整流二极管，有助于提高电路的整流效果、降低功耗、延长使用寿命。
功率二极管
电力电子器件概述
功率二极管
1.1 功率二极管的基本特性
iD iD
A
K
+ UD -
URM
反向
UF UD(I)
截止区
当功率二极管承受正向电压时，它的正向导通压
降很小，大约在1V左右。
当功率二极管承受反向电压时，只有极小的漏电
流可通过该器件。
电力电子器件概述
iD
A + UD -
iD
快恢复二极管
用于带有可控开关且反向恢 复时间较短的高频电路中。
工频二极管
用于工频交流电路之中，其
通态电压被限定得尽可能低，将产生一个较大的可
适用于工频交流电路的反向恢复时间trr。
电力电子技术的基本概况
额定电流IF(AV)=100A的电流功率二极管，其额定电流 有效值IF=Kf IF(AV)=157A。
电力电子器件概述
2 正向压降UF
正向 压降
功率二极管在指定温度下，流过某 一指定的稳态正向电流时对应的正 向压降。
有时候，其参数表中也给出在指定的温度下流过 某一瞬态正向大电流时功率二极管的最大瞬时正 向压降。正向压降越低，通态损耗越小。
K URM
反向
UF UD(I)
截止区
iD 0 UD
反向偏置电压超过这一额定值时，反向漏电流迅
速增加。正常工作状态下，反向电压不允许达到截止 电压。
关断状态下的漏电流和通态压降都很小，功率二
极管的伏安特性可被理想化。
电力电子器件概述
❋功 率 二 极 管 处 于 导 通 状 iD
态时，因其导通速度很快，
电力电子器件概述
3 反向重复峰值电压URRM
干货 一文搞懂IGBT的损耗与结温计算
与大多数功率半导体相比，IGBT 通常需要更复杂的一组计算来确定芯片温度。
这是因为大多数IGBT 都采用一体式封装，同一封装中同时包含IGBT 和二极管芯片。
为了知道每个芯片的温度，有必要知道每个芯片的功耗、频率、θ 和交互作用系数。
还需要知道每个器件的θ 及其交互作用的psi 值。
本应用笔记将简单说明如何测量功耗并计算二极管和IGBT 芯片的温升。
损耗组成部分根据电路拓扑和工作条件，两个芯片之间的功率损耗可能会有很大差异。
IGBT 的损耗可以分解为导通损耗和开关（开通和关断）损耗，而二极管损耗包括导通和关断损耗。
准确测量这些损耗通常需要使用示波器，通过电压和电流探针监视器件运行期间的波形。
测量能量需要用到数学函数。
确定一个开关周期的总能量后，将其除以开关周期时间便可得到功耗。
图 1. TO−247 封装，显示了IGBT 芯片（左）和二极管芯片（右）图 2. IGBT 开通损耗波形将开通波形的电压和电流相乘，即可计算出该周期的功率。
功率波形的积分显示在屏幕底部。
这就得出了IGBT 开通损耗的能量。
功率测量开始和结束的时间点可以任意选择，但是一旦选定了一组标准，测量就应始终遵循这些标准。
IGBT导通损耗图 3. IGBT 传导损耗波形导通损耗发生在开通损耗区和关断损耗区之间。
同样应使用积分，因为该周期内的功率并不是恒定的。
图 4. IGBT 关断损耗波形开通、导通和关断损耗构成了IGBT 芯片损耗的总和。
关断状态损耗可以忽略不计，不需要计算。
为了计算IGBT 的总功率损耗，须将这三个能量之和乘以开关频率。
IGBT 损耗必须使用阻性负载或在负载消耗功率的部分周期内进行测量。
这样可消除二极管导通。
图 5. 二极管导通损耗波形FWD反向恢复图 6. 二极管反向恢复波形图 5 和图 6 显示了二极管在整流器或电抗模式下工作期间的电流和电压波形。
二极管损耗的计算类似于IGBT 损耗。
需要了解的是，损耗以半正弦波变化。
电路基础原理电路中的电功率与功率公式推导
电路基础原理电路中的电功率与功率公式推导电路基础原理：电功率与功率公式推导在学习电路基础原理时，电功率是一个非常重要的概念。
电功率指的是电路中电能的转化速率，也就是电路中消耗或释放的能量数量。
在实际应用中，了解电功率的计算方式能够帮助我们更好地设计和优化电路。
电功率公式的推导需要从电压、电流以及电阻等基本参数入手。
根据欧姆定律，电流I等于电压U除以电阻R，即I=U/R。
那么我们可以将电压和电流代入功率的定义公式，得到功率P=UI/R。
然而，这个推导的功率公式却不完全准确。
在电路中，有些元件是非线性的，比如二极管和晶体管等。
对于这类元件，它们的电压和电流之间的关系并不符合欧姆定律。
因此，在计算功率时需要注意这些非线性元件。
为了更准确地计算功率，我们需要使用有效值代替实际的电压和电流值。
在交流电路中，电压和电流的峰值值并不能准确反映电压和电流的大小。
因为交流电的电压和电流是随时间变化的，存在正负半周期。
为了计算方便，我们通常使用有效值作为衡量电压和电流大小的指标。
对于交流电压，有效值等于其峰值值除以根号2，即V_eff=V_peak/√2。
同理，交流电流的有效值等于其峰值值除以根号2，即I_eff=I_peak/√2。
这样，我们可以将有效值代入功率公式中，得到更准确的功率计算方式。
对于交流电路的功率计算，我们分为有功功率和无功功率。
有功功率指的是电路中真正转化为有用能量的功率。
而无功功率则是电路中能量来回存储、不断增减的功率。
例如，电路中的电感和电容器会产生无功功率。
有功功率的计算公式为P_active=UI*cos(θ)，其中U和I分别代表电压和电流的有效值，θ代表它们之间的相位差。
相位差反映了电压和电流之间的时序关系，它取决于电路中的元件类型和连接方式。
基于这个公式，我们可以推导出无功功率的计算公式为P_reactive=UI*sin(θ)。
功率因数是表示有功功率和视在功率之间关系的一个参数。
它是有功功率除以视在功率的比值，通常用符号pf表示。
整流二极管热量计算
整流二极管热量计算1. 引言1.1 背景介绍整流二极管是电子元件的一种，广泛应用于电源和电路中。
在工作过程中，整流二极管会不可避免地产生热量，这种热量会对整流二极管的性能和寿命产生影响。
研究整流二极管的热量计算方法对于优化电路设计、提高整流二极管的工作效率具有重要意义。
随着电子产品的不断发展，对于整流二极管热量的研究也越来越重要。
通过准确计算整流二极管产生的热量，可以有效预防因过热导致的损坏或性能下降。
合理设计散热系统，有效降低整流二极管的工作温度，提高整流二极管的可靠性和稳定性。
本文将介绍整流二极管热量的产生机理和计算方法，通过实际案例分析热量计算过程，探讨影响热量的因素与散热方式。
希望通过这些内容的研究，能够提高对整流二极管热量问题的认识，为未来电子产品的设计与应用提供参考。
1.2 问题提出整流二极管在电子设备中扮演着至关重要的作用，但同时也会产生大量的热量。
问题在于如何有效地计算和管理这些热量，以确保设备正常运行并防止过热导致损坏。
当前关于整流二极管热量计算的研究还存在着一些问题，比如计算方法的准确性和有效性以及热量对设备寿命和性能的影响等方面尚未得到全面的探讨。
有必要深入研究整流二极管热量计算的方法和影响因素，以及探讨如何更好地管理和散热这些热量，从而提高电子设备的性能和稳定性。
【200字】1.3 研究意义整流二极管热量的产生是一个不可忽视的问题，随着电子设备的不断发展和智能化，整流二极管在工作过程中会产生大量的热量。
研究整流二极管热量的计算方法，可以帮助我们更好地了解整流二极管的热特性，为电子设备的设计和使用提供更为科学合理的依据。
研究整流二极管热量计算的意义在于，可以有效地评估整流二极管在工作过程中的热量产生情况，为设备的散热设计提供数据支持。
通过深入研究整流二极管的热量计算方法，可以为节能减排、提高设备性能、延长电子设备的使用寿命等方面提供有力的支持。
研究整流二极管热量计算方法还可以为相关领域的研究提供借鉴和参考，促进整流二极管热量计算技术的发展和应用。
稳压二极管主要参数
稳压二极管参数大全稳压二极管的主要参数（1）稳定电压Vz：稳定电压就是稳压二极管在正常工作时，管子两端的电压值。
这个数值随工作电流和温度的不同略有改变，既是同一型号的稳压二极管，稳定电压值也有一定的分散性，例如2CW14硅稳压二极管的稳定电压为6～7.5V。
（2）耗散功率PM：反向电流通过稳压二极管的PN结时，要产生一定的功率损耗，PN结的温度也将升高。
根据允许的PN结工作温度决定出管子的耗散功率。
通常小功率管约为几百毫瓦至几瓦。
最大耗散功率PZM：是稳压管的最大功率损耗取决于PN结的面积和散热等条件。
反向工作时，PN结的功率损耗为：PZ=V Z*IZ，由PZM和VZ可以决定IZmax。
（3）稳定电流IZ、最小稳定电流IZmin、大稳定电流IZmax 稳定电流：工作电压等于稳定电压时的反向电流；最小稳定电流：稳压二极管工作于稳定电压时所需的最小反向电流；最大稳定电流：稳压二极管允许通过的最大反向电流。
(4)动态电阻rZ：其概念与一般二极管的动态电阻相同，只不过稳压二极管的动态电阻是从它的反向特性上求取的。
rZ愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡。
rz=△VZ/△IZ(5)稳定电压温度系数：温度的变化将使VZ改变，在稳压管中，当|VZ| ＞7 V时，VZ具有正温度系数，反向击穿是雪崩击穿。
当|VZ|＜4V时，VZ具有负温度系数，反向击穿是齐纳击穿。
当4V＜|VZ|＜7V时，稳压管可以获得接近零的温度系数。
这样的稳压二极管可以作为标准稳压管使用。
稳压二极管1N992B齐纳电压--Vz(Nom):200Vz取值为每一项时的齐纳电流--Iz：650μ最大功率--Pdmax:400m基准电压的容限率--Tol:5每10KΩ的温度系数--TempC11 齐纳电压--Vz(Nom):200 Vz取值为每一项时的齐纳电流--Iz：650μ最大功率--Pdmax:400m基准电压的容限率--Tol:5每10KΩ的温度系数--TempC11稳压二极管1N992A齐纳电压--Vz(Nom):200Vz取值为每一项时的齐纳电流--Iz：650μ最大功率--Pdmax:400m基准电压的容限率--Tol:10每10KΩ的温度系数--TempC 齐纳电压--Vz(Nom):200 Vz取值为每一项时的齐纳电流--Iz：650μ最大功率--Pdmax:400m基准电压的容限率--Tol:10每10KΩ的温度系数--TempC稳压二极管1N992齐纳电压--Vz(Nom):200Vz取值为每一项时的齐纳电流--Iz：650μ最大功率--Pdmax:400m基准电压的容限率--Tol:20每10KΩ的温度系数--TempC 齐纳电压--Vz(Nom):200 Vz取值为每一项时的齐纳电流--Iz：650μ最大功率--Pdmax:400m基准电压的容限率--Tol:20每10KΩ的温度系数--TempC稳压二极管1N991D齐纳电压--Vz(Nom):180Vz取值为每一项时的齐纳电流--Iz：680μ最大功率--Pdmax:400m基准电压的容限率--Tol:1每10KΩ的温度系数--TempC 齐纳电压--Vz(Nom):180Vz取值为每一项时的齐纳电流--Iz：680μ最大功率--Pdmax:400m基准电压的容限率--Tol:1每10KΩ的温度系数--TempC稳压二极管1N991C齐纳电压--Vz(Nom):180Vz取值为每一项时的齐纳电流--Iz：680μ最大功率--Pdmax:400m基准电压的容限率--Tol:2每10KΩ的温度系数--TempC 齐纳电压--Vz(Nom):180 Vz取值为每一项时的齐纳电流--Iz：680μ最大功率--Pdmax:400m基准电压的容限率--Tol:2每10KΩ的温度系数--TempC。
基于电热耦合模型和寿命预测的IGBT可靠性评估
第37卷第6期电力科学与工程V ol. 37, No. 6 2021年6月Electric Power Science and Engineering Jun., 2021 doi: 10.3969/j.ISSN.1672-0792.2021.06.003基于电热耦合模型和寿命预测的IGBT可靠性评估帅双旭，熊炜，彭月，艾小清，刘玉洁，朱拉沙（贵州大学电气工程学院，贵州贵阳550025）摘要：针对IGBT可靠性评估中结温与运行工况和工作特性紧密相关的问题，以及考虑寿命预测中受多因素的影响，基于IGBT结构及失效机理，提出基于电热耦合模型和Bayerer寿命预测模型的IGBT可靠性预测流程，并结合贵州大学城市配电网柔性互联关键设备及技术研究示范工程，以MMC和DAB换流器中IGBT模块为研究对象，建立其热网络模型并根据设备实际运行工况计算内部IGBT芯片、FWD功率损耗和瞬时结温；通过雨流算法提取温度循环获得IGBT结温统计特征，从而得到IGBT的寿命预测和可靠性评估相关参数，并与利用功率循环曲线计算的失效率进行对比，结果表明，考虑了工作运行状态并基于电热耦合模型和寿命预测模型获得的失效率更能反映IGBT的实际运行情况。
关键词：IGBT；可靠性评估；寿命预测；电热耦合模型；雨流算法中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1672-0792(2021)06-0017-09IGBT Reliability Evaluation Based on Electro-thermal CouplingModel and Life PredictionSHUAI Shuangxu, XIONG Wei, PENG Yue, AI Xiaoqing, LIU Yujie, ZHU Lasha (The Electrical Engineering College, Guizhou University, Guiyang 550025, China)Abstract:Aiming at solving the problem that junction temperature is closely related to operating conditions and operating characteristics in IGBT reliability evaluation and considering the influence of multiple factors in life prediction, this paper proposes the reliability prediction process of IGBT based on electro-thermal coupling model and Bayerer life prediction model on the basis of IGBT structure and failure mechanism. Combined with Guizhou University’s urban distribution network flexible interconnection key equipment and technology research demonstration project, with IGBT modules in MMC and DAB converters as the research object, the thermal network model is established and according to the actual operating conditions of the equipment, the power loss and instantaneous junction temperature收稿日期：2020-12-07基金项目：贵州省科学技术基金（[2019]1058）作者简介：帅双旭（1996—），女，硕士研究生，研究方向为柔性互联配电网可靠性评估；熊炜（1972—），女，副教授，研究方向为配电网运行与控制及可靠性研究。
整流桥损耗功率计算
整流桥损耗功率计算（原创实用版）目录一、整流桥的作用与原理二、整流桥损耗功率的计算方法三、整流桥损耗功率的影响因素四、提高整流桥效率的措施正文一、整流桥的作用与原理整流桥是一种电力电子器件，主要用于将交流电转换为直流电。
它由四个二极管组成，当交流电压为正时，二极管 D1 和 D3 导通，电流经过负载；当交流电压为负时，二极管 D2 和 D4 导通，电流依然经过负载。
这样，交流电的正负半周期都被利用起来，实现了交流电的有效利用。
二、整流桥损耗功率的计算方法整流桥的损耗功率主要包括两部分：一是二极管的导通电阻所产生的损耗，二是整流桥中的寄生电容所产生的损耗。
1.二极管导通电阻损耗：二极管的导通电阻会导致电流通过时产生热量，从而产生损耗。
损耗功率可计算为：P_dson = I^2 * r_dson，其中 I 为电流，r_dson 为二极管的导通电阻。
2.寄生电容损耗：整流桥中的寄生电容会在交流电压下产生电流，从而产生损耗。
损耗功率可计算为：P_dscap = U^2 / C_dscap，其中 U 为交流电压的有效值，C_dscap 为寄生电容的电容量。
三、整流桥损耗功率的影响因素整流桥损耗功率的主要影响因素包括：1.电流：电流越大，导通电阻损耗和寄生电容损耗都越大。
2.二极管的导通电阻：导通电阻越小，导通电阻损耗越小。
3.寄生电容：寄生电容越大，寄生电容损耗越大。
4.交流电压的有效值：交流电压的有效值越大，寄生电容损耗越大。
四、提高整流桥效率的措施为了提高整流桥的效率，可以采取以下措施：1.选择导通电阻小的二极管：使用导通电阻小的二极管可以降低导通电阻损耗。
2.减小寄生电容：采用合适的电路设计和元器件布局，尽量减小寄生电容，以降低寄生电容损耗。
3.采用多相整流：多相整流可以减小交流电压的有效值，从而降低寄生电容损耗。
IGBT损耗计算
IGBT 损耗计算单元内部损耗主要由单元内部的IGBT 、整流桥、均压电阻、电解电容等产生，算出这些器件的损耗值便能算出单元的效率。
一、IGBT 损耗计算IGBT 的损耗主要分为IGBT 的通态损耗和开关损耗以及IGBT 中续流二极管的通态损耗和开关损耗，（1）IGBT 的通态损耗估算IGBT 的通态损耗主要由IGBT 在导通时的饱和电压Vce 和IGBT 的结热阻产生， IGBT 通态损耗的计算公式为：)38(cos )4(21_22ππIp Rthjc Ip Vce m Ip Rthjc Ip Vce igbt Pt +*++=φ式中：Pt-igbt----IGBT 的通态损耗功率（W ）Vce----IGBT 通态正向管压降（V ）Rthjc----IGBT 结热阻（K/W ）Ip----IGBT 通态时的电流（A ）m----正弦调制PWM 输出占空比cos φ----PWM 输出功率因数（2）IGBT 开关损耗计算IGBT 的开关损耗主要是由于IGBT 开通和关断过程中电流Ic 与电压Vce 有重叠，进而产生开通能耗Eon 和关断能耗Eoff ，IGBT 的开关能耗大小与IGBT 开通和关断时的电流Ic 、电压Vce 和芯片的结温有关， IGBT 开关能好的计算公式为：)(**1Eoff Eon f igbt Pk +=-π式中：Pk-igbt----IGBT 开关热损耗值（W ）f----IGBT 开关频率（Hz ）Eon----IGBT 单次接通脉冲的能量损耗（W ）Eoff----IGBT 单次关断脉冲的能量损耗（W ）（3）续流二极管通态损耗计算续流二极管在导通状态下存在正向导通压降Vf ，其大小由通过的电流和芯片的结温有关。
由于Vf 和结热阻的存在，当有电流通过时会生成二极管在通态状态下的损耗。
二极管在通态时的损耗计算公式为：)38(cos )4(21_22ππIp Rthjk Ip Vf m Ip Rthjk Ip Vf diode Pt +*-+=φ 式中：Pt-diode----续流二极管开关热损耗（W ）Vf----续流二极管通态正向管压降（V ）Ip----IGBT 通过续流二极管的运行电流（A ）m----正弦调制PWM 输出占空比cos φ----PWM 输出功率因数Rthjk----二极管结热阻（K/W ）（4）续流二极管开关损耗计算续流二极管的开关损耗主要由续流二极管恢复关断状态产生，其大小与正向导通时的电流、电流的变化率di/dt 、反向电压和芯片的结温有关。
交流电 二极管 功率
交流电二极管功率
以下是交流电、二极管和功率之间的关系。
首先，让我们简要了解一下这三个概念。
交流电（AC）是一种周期性变化的电流，其方向和大小随时间而变化。
在家里，我们使用的电就是交流电。
二极管（Diode）是一种半导体器件，具有单向导通特性。
当正电压加在二极管的正极上时，二极管导通；而当负电压加在正极上时，二极管截止。
功率（Power）表示单位时间内能量的转移或消耗。
在国际单位制中，功率的单位是瓦特（W）。
那么，
交流电、二极管和功率之间的关系主要体现在以下几点：
1.二极管具有单向导通特性，可以用于控制交流电的流动。
例如，在电路中，我们可以使用二极管来实现交流电的整流，即将交流电转换为直流电。
2.功率与二极管的导通状态有关。
当二极管导通时，电路中的功率会增加；当二极管截止时，电路中的功率减小。
因此，通过控制二极管的导通状态，我们可以调节电路中的功率。
3.交流电的电压和电流变化会影响二极管的导通状态，从而影响电路中的功率。
例如，在交流电路中，电压的最大值和最小值之间的差异会导致二极管的导通程度不同，进而影响电路的功率。
总之，交流电、二极管和功率之间存在密切的关系。
通过理解这三个概念及其相互联系，我们可以更好地了解电路的工作原理和能量传输过程。
buck电路计算题
buck电路计算题
在电路分析中，Buck电路是一种常见的降压转换器，常用于将高电压转换为较低电压。
它由电感、开关管、二极管和负载组成。
对于一个Buck电路，我们可以通过计算来确定其输出电压和电流。
首先，我们需要知道一些基本参数，例如输入电压（Vin）、输出电压（Vout）、负载电流（Iload）和开关频率（f）。
通过使用一些电路分析的公式，我们可以计算出Buck电路的关键参数。
其中，最重要的参数是占空比（D），即开关管导通时间与整个开关周期的比值。
首先，我们可以计算出开关管的导通时间（Ton）和关断时间（Toff）。
通过Ton和Toff，我们可以计算出占空比（D）。
接下来，我们可以计算出平均电感电流（Iavg）和负载电流（Iload）。
平均电感电流是指电感的平均电流，其值等于负载电流乘以占空比（Iavg = Iload * D）。
然后，我们可以计算出电感的峰值电流（Ipeak）。
峰值电流是指电感上的最大电流值，其值等于平均电感电流除以（1 - D）。
接下来，我们可以计算出开关管上的平均功率损耗（Psw_avg）和二极管上的平均功率损耗（Pdiode_avg）。
这些功率损耗可以通过计算开关管和二极管上的平均电流乘以它们的电压降得出。
最后，我们可以计算出Buck电路的效率（η）。
效率是指输出功率与输入功率的比值，其值等于输出功率除以（输入电压乘以负载电流）。
综上所述，通过这些计算，我们可以确定Buck电路的输出电压和电流，并评估其效率。
这些计算对于设计和优化Buck电路非常重要，以确保其满足预期的性能要求。