Мощные IGBT-модули Dynex для диапазона напряжений 3,3–6,5 кВ

№ 2’2019
PDF версия
Динамически меняющийся рынок силовой электроники демонстрирует все возрастающую потребность в эффективных, надежных и энергоемких системах, предназначенных для самых различных отраслей промышленности. Спрос на такие системы побуждает разработчиков и конструкторов максимально быстро внедрять новые технологии преобразователей энергии и управляемых приводов, выполненных на основе IGBT-модулей. Компания Dynex, не оставшись в стороне от мировой тенденции, отреагировала на это требование, представив новое поколение мощных IGBT-модулей, охватывающих диапазон напряжений 3,3–6,5 кВ, которые, несомненно, найдут применение в самом широком спектре приложений в различных областях индустрии.

Эффективные системы

Ключом к созданию целевых спецификаций IGBT-транзисторов (Insulated-Gate Bipolar Transistor — биполярный транзистор с изолированным затвором) и модулей на их основе является точное понимание условий функционирования конечного приложения, поэтому в компании Dynex именно оптимизация на уровне системы занимает центральное место в процессе проектирования IGBT-модулей. Более подробную информацию можно найти в [1]. Такой целенаправленный подход к работе позволил предложить клиентам компании IGBT-модули следующего поколения, обеспечивающие лидирующую в своем классе эффективность на системном уровне.

Сравнительный уровень потерь IGBT-модулей в трехфазной двухуровневой топологии в зависимости от среднеквадратичного значения тока

Рис. 1. Сравнительный уровень потерь IGBT-модулей в трехфазной двухуровневой топологии в зависимости от среднеквадратичного значения тока

Моделирование, выполненное в типичных условиях работы при напряжении 3,3 кВ и токе до 1500 А, подтверждает высокую производительность IGBT-модулей компании Dynex (рис. 1–3). Аналогичных результатов специалистам компании удалось достичь и при создании IGBT-модулей, рассчитанных на рабочее напряжение 4,5 и 6,5 кВ.

Сравнительный уровень потерь IGBT-модулей в трехфазной двухуровневой топологии в зависимости от частоты для среднеквадратичного значения тока 385 А

Рис. 2. Сравнительный уровень потерь IGBT-модулей в трехфазной двухуровневой топологии в зависимости от частоты для среднеквадратичного значения тока 385 А

Сравнительный уровень потерь IGBT-модулей в трехфазной двухуровневой топологии при частоте коммутации 750 Гц и среднеквадратичном значении тока 385 А.

Рис. 3. Сравнительный уровень потерь IGBT-модулей в трехфазной двухуровневой топологии при частоте коммутации 750 Гц и среднеквадратичном значении тока 385 А.

 

Надежные системы

Ключевыми параметрами надежности IGBT-модуля являются:

  1. Максимально допустимая рабочая температура полупроводникового перехода.
  2. Область безопасной работы (SOA — Safe-Operating-Area) IGBT.
  3. Безопасная рабочая область с обратным смещением антипараллельного диода (RBSOA — Reverse Biased Safe-Operating-Area, область безопасной работы при выключении).
  4. Способность выдерживать высокоскоростные переходные процессы напряжения и тока — dV/dt и di/dt соответственно.

Однако если информация, касающаяся пунктов 1–3, вполне доступна в табличных данных, приводимых в спецификациях всех производителей, то столь важная характеристика, как di/dt, указывается косвенно, как некое рекомендуемое значение, при этом обычно данные измерения характеристики переключения приводятся в качестве типовых.

В чем здесь проблема? Известно, что во время переключения IGBT-транзисторов, предусмотренных в полумостовой топологии, более быстрое время включения и выключения приводит (за счет уменьшения времени нахождения ключа в активном режиме) к меньшим коммутационным потерям (потерям на переключение). Но тут есть определенный компромисс: более быстрое время включения и выключения вызывает резкие перепады протекания тока через IGBT-транзистор, то есть появляется высокое значение di/dt, что в сочетании с индуктивностью линий подключения и паразитной индуктивностью подключения кристаллов в самих модулях приведет к высокоскоростным переходным процессам и, соответственно, к более высокому значению dV/dt. Эти переходные процессы оказывают отрицательное влияние на IGBT-модули, а в некоторых крайних случаях при превышении блокирующего напряжения вызывают и мгновенный отказ преобразователя.

Часто проблемы, связанные с di/dt, приводят к неравномерному распределению тока в антипараллельных диодах. Хорошо понимая эту проблему, разработчики компании Dynex внесли значительные улучшения в равномерность распределения тока в антипараллельных диодах своих новых модулей. Таким образом, с IGBT-модулями нового поколения, выполненными на основе IGBT с пазовой структурой затвора (технология trench gate), клиенты компании Dynex получают не только лучшую в своем классе область безопасного функционирования RBSOA, но и рабочую температуру полупроводникового перехода в +150 °C.

 

Энергоемкие системы с высокой плотностью мощности

Еще один важный момент, который лежит в основе процесса разработки IGBT-модулей компании Dynex, — достижение высокой плотность мощности. Причем как на модульном, так и на системном уровне. В то время как способность пропускать больший ток через модуль увеличивает плотность тока непосредственно самого модуля, возможность переключаться на высоких частотах приводит к уменьшению индуктивных элементов в конечных системах. Это касается и номинального значения индуктивности, и габаритных размеров.

Однако нередко частота переключения ограничена не только самими полупровод­никовыми приборами, но и паразитными индуктивностями в цепях их подключения. Выпуская чипы и корпуса нового поколения, компания Dynex стремится повысить удельную плотность мощности как на уровне модулей, так и систем. Например, в модуле E2 нового поколения индуктивность снижена на 40%, а конструкция чипа с использованием пазового затвора (технология trench gate) позволяет на 30% увеличить плотность тока модулей при номинальном рабочем напряжении, что сказывается на плотности мощности уже на системном уровне.

 

Инструмент проектирования, помогающий проектировщикам систем выбирать модули и моделировать потери мощности

Данные, аналогичные тем, что использовались для графиков, представленных в настоящей статье, могут быть получены с помощью уникального инструмента проектирования, также предлагаемого компанией Dynex. Этот инструмент дает разработчикам систем быстрый и простой способ опробовать различные модули в популярных топологиях схем, определить оптимальный вариант и смоделировать потери в условиях всей системы. В течение нескольких минут разработчики могут создавать графики выходных данных и профили потерь мощности модулей в различных положениях схемы. Инструмент для проектирования доступен на сайте www.dynexsemi.com на вкладке Design Support («Техническая поддержка проектирования») с переходом на Design Tool («Инструмент проектирования»).

Литература
  1. dynexsemi.com/assets/downloads/BPs_12-18_web-42-44.pdf

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

hentao pornnporn.com telugu chatting west indies open sex youpornhindi.com first night xxnx maja mallika tamil dirty story xxxfiretube.com teen xxnx xxxxu indianpornsearch.com pooja kumar sex 喉奥性感イラマ痴女 浜崎真緒 javsextube.com 君嶋真由 i love porn sexxxymovs.com mallusexvideos tomcat doujinshi bluhentai.com tiny boobs giant tits history sequel black dog hentai mobhentai.com hentai onee chan jammu blue film indiananalfuck.com indian incest xvideos mugen fc2 javwhores.mobi 巨乳 あげ افلام نيك مترجم cyberpornvideos.com طيذ momteachessex indianxxxonline.com house wife x videos 君嶋真由 freejavonline.mobi クローゼット 寝取られ sexx tamil indianfuckass.com bengali milf mia khalifa hard fuck pelisporno.org newsexstory