К сожалению демонстрировать сейчас что-то с IGBT нет времени, но случайно нашел в своих старых наработках пример моделирования баяна из диодов, используемых без выравнивающих резисторов.
Использование баянов происходит достаточно часто (по крайней мере в сварочных источниках), при условии значительного запаса по току и одинаковых условий охлаждения. Однако, как с использованием выравнивающих элементов, так и без них, полезно проверять в модели (или расчётом) ситуацию с распределением токов для условия крайнего разброса параметров. В случае использования диодов, их статическая характеристика моделировалась при помощи последовательно включенных источника напряжения и сопротивления (оба термозависимые). Моделирование проводилось для практически нереальной (но теоретически возможной) ситуации, когда один, наиболее нагруженный, диод имеет типовое прямое падение напряжения, а три остальных максимально возможное (течет минимальный ток). При этом наиболее нагруженный диод находится в наихудших условиях охлаждения. Моделирование проводилось для наиболее тяжелого режима обратного диода, некоторого источника с выходным током 100А.
Считаем, что параллельно включено 4 диода 30EPH06, установленных через керамику на основание с водяным охлаждением. Первый диод имеет типовое прямое падение напряжения, а три остальных максимальное.
В
модели функциональные источники B1 и B2 имитируют типовой диод, а B3, B4 максимальный. B2 и B4 имитируют прямое падение на диоде при минимальном токе. Из рис.1 справочника, эти источники при 0гр.С имеют напряжение 1.025В (пересчитано из Vf25, согласно ТКН), которое, при повышении температуры, падает с ТКН -3мВ/гр.С. При пересчёте графиков рис.1 для больших токов, с учётом таблицы электрических характеристик выясняется, что для 25гр.С динамическое сопротивление меняется от 35мОм(тип) до 55мОм(макс), а для температуры 150гр.С от 26мОм(тип) до 40мОм(макс). Соответственно, при возрастании прямого падения от тип. к макс. ТКС меняется от -0.07 до -0.12мОм.В соответствии с этим B1 имитирует динамическое сопротивление типового диода, а B3 типовое сопротивление трёх максимальных, включенных параллельно (всё делим на три).Теперь моделируем тепловой режим.Тепловое сопротивление кристалл-корпус 0.5 ... 0.9гр.С/Вт Тепловое сопротивление керамики 0.4гр.С/Вт Суммарное тепловое сопротивление контактов 0.4гр.С/Вт Тепловое сопротивление между посадочным местом и охлаждающей жидкостью 0-0.22гр.С Соответственно тепловое сопротивление для типового диода составляет Rt=0.9+0.4+0.4+0.22=1.92гр.С/Вт Для трёх максимальных, которые по условию лучше охлаждаются, Rt=(0.5+0.4+0.4+0)/3=0.433гр.С/Вт Разогрев типового диода имитируют элементы B5 и R1, где B5 генерирует ток пропорциональный мощности, выделяемой на типовом диоде. Этот ток протекает через тепловое сопротивление R1 и на нём падает напряжение равное температуре кристалла диода.Разогрев максимальных диодов имитируют элементы B6 и R2V1 имитирует температуру охлаждающей жидкости.При помощи импульсного источника тока I1, через модели диодов пропускаются импульсы тока 100А с заполнением D=0.55 Конденсаторы С1 и С2 сглаживают пульсацию температуры на тепловых сопротивлениях.
При этом получилось, что через наиболее нагруженный диод протекал средний ток 25А, а через остальные три диода 30А. Температура кристалла наиболее нагруженного диода составила 115гр.С, а температура кристаллов наименее нагруженных диодов 52гр.С (при максимальной температуре охлаждающей жидкости +30гр.С). Однако выпрямитель сохранит работоспособность даже если температуре охлаждающей жидкости достигнет +100гр. Даже в этом случае температура кристаллов не превысит допустимых 175гр.С, а составит, соответственно, 167гр.С и 118гр.С.
Прямое падение диодов обычно близко к типовому. Поэтому следует ожидать, что в реальности режим диодов будет легче, чем получен для наиболее нагруженного в модели.