Силовая электроника №4'2007

Новая концепция корпуса силовых модулей IGBT компании Mitsubishi Electric

Манабу Мацумото
Перевод: Роман Фукалов

Модули IGBT используются при создании преобразователей широкого диапазона мощностей от 1 кВт до более чем 1 МВт. Для такого широкого диапазона требуются модули c широким диапазоном токов и напряжений. Поэтому и корпус модуля IGBT должен быть разработан с учетом различных требований по габаритам, условиям работы и цене.

Вответ на потребность рынка Mitsubishi Electric создала новую серию силовых модулей NX с новой концепцией корпуса. Эта серия имеет широкий диапазон мощностей и различные схемы. Некоторые типы нового корпуса и их схемы показаны на рис. 1. Особенность данной серии — это использование унифицированных частей корпуса при создании различных типов модулей, таких как ключ, полумост, семь в одном, CIB (выпрямитель-инвертор-тормозной ключ) и т. д. Уникальной для каждого модуля является только силовая сборка на керамическом основании. При создании специфических модулей IGBT нет необходимости разрабатывать с нуля все части корпуса. Таким образом, использование унифицированных стандартных частей корпуса позволяет сократить время тестирования новых модулей и снижает стоимость их разработки.

Примеры корпусов серии NX и их внутренняя структура

Серия NX создавалась не для замены существующих серий, а как ответ за запросы рынка. По этой причине корпус более тонкий. Эта серия имеет 3 типа типоразмера корпуса (NX-S, NX-M, NX-L) в зависимости от размера силовой сборки.

Структура корпуса

Особенности силовых и управляющих выводов

Корпус серии NX позволяет расположить выходные клеммы в различных частях корпуса благодаря тому, что на каждой из сторон находятся многочисленные посадочные места с равным расстоянием между ними, как показано на рис. 2. Свободное размещение выходов под пайку возможно путем размещения их в любом из посадочных мест на корпусе и адгезивной фиксации. Для изготовления нового корпуса применен PET-PBT (терефталат полиэтилена – терефталат полибутилена), который более пластичен, чем использованный ранее PPS (сульфид полиэтилен), что обеспечило более надежную фиксацию выводов. Высота выводов составляет 17 мм, что позволяет напрямую соединять их с печатной платой, как с помощью пайки, так и через разъем.

Монтаж выводов в корпусе серии NX

Корпус серии NX также позволяет свободное размещение выводов с винтовыми зажимами. Структура этого вывода представлена на рис. 3. Выводы вставляются в произвольное место корпуса и там фиксируются. Конструкция выводов такова, что обеспечивает надежную фиксацию на корпусе после установки. Данная конструкция обеспечивает возможность изменения числа и расположения выводов без разработки нового корпуса. Также значительно облегчается и удешевляется создание модулей для специальных применений. Для данного корпуса создано 3 варианта выводов с винтовыми зажимами (М4, М5, М6) для различных мощностей (рис. 4). Винтовые выводы типа М6 позволяют проектировать модули с выходным током более 400 A. При изготовлении данных выводов также применен PET-PBT — для надежного крепления на корпусе. Как дополнение в корпусе вывода установлена гайка с плоской головкой (рис. 5), этот тип гайки имеет на 30% бульшую площадь контакта, чем традиционный.

Свободное размещение выводов с винтовыми зажимами
Виды выводов с винтовыми зажимами, используемых в серии NX
Cравнение площади контакта у гаек M5

Особенности корпуса

Для серии NX было разработано три варианта корпуса (рис. 6) — NX-S, NX-M, NX-L. Размер стандартного корпуса NX-M — 122 × 62 мм. Данный корпус позволяет установить 61-пиновый вывод или 6 винтовых вывода типа M6 (четыре по длинной стороне, два — по короткой). Самый большой корпус — NX-L — создан для специальных применений. Для него были разработаны специальные «крестовины» (рис. 7). Они крепятся к основному корпусу и предоставляют дополнительные места для крепления выводов. Таким образом, возможно создание большого числа вариантов внутренней структуры. Также в углах корпуса расположены стойки с отверстием для крепления плат драйверов.

Виды корпусов серии NX
Пример «крестовины», установленной в корпус NX-M

Линейка стандартных модулей серии NX представлена в таблице. Модули будут выпускаться в вариантах 600 и 1200 В, они рассчитаны на ток от 35 до 600 ампер. В качестве базового корпуса для стандартной линейки выбран корпус типа NX-M с габаритами 122 × 62 мм. В линейке представлены как одиночные модули и полумосты, так модули «7-в-1» и СIB.

Таблица. Стандартные модули серии NX
Стандартные модули серии NX

Заключение

Mitsubishi Electric представила новую серию модулей с широким диапазоном токов. Для этой серии разработана новая концепция корпуса с унифицированными компонентами (базовый корпус, силовые выводы), что облегчает создание новых модулей и их тестирование.

*  *  *

Другие статьи по этой теме


Скачать статью в формате PDF

Скачать статью в формате PDF 2007_04_22.pdf  

 
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

Оцените, пожалуйста, удобство и практичность (usability) сайта:
Хорошо
Нормально
Плохо