Руководство по применению IGBT и IPM. Руководство по применению биполярных транзисторов с изолированным затвором
 Скачать 1.65 Mb.
|
|
3.5.Выбор IGBT Надлежащий выбор IGBT включает два ключевых момента. Оба они касаются поддержания IGBT в пределах максимальных регламентиро- ванных значений параметров в течение работы. Первым критерием яв- яется то, что амплитудное значение тока коллектора на промежутке выключения включая любые оговоренные условия перегрузки, должен быть в пределах SOA - области безопасной работы при переключении ( т.е. менее удвоенного номинального тока IC ). Выбор IGBT по таб- ице 3.1 основан на требовании 200% перегрузки и допускает коэф- фициент пульсаций тока 120% при определении амплитудного значения тока IGBT, требуемого для инвертора. Вторым критерием является то, что рабочая температура р-п перехода IGBT должна всегда поддерживаться ниже Tj(max) (150°C) во всех нормальных режимах работы, включая ожидаемую перегрузку электродвигателя. Рассеяние мощности и соображения относительно теплового расчета подробно обсуждались в разделе 2.4. Модули, выбранные по табл. 3.1, будут удовлетворять требова- ниям при надлежащих условиях окружающей среды и правильно спроек- тированном теплоотводе. Можно использовать модули с более низким (высоким) регламентированным током, если применяется большее (или меньшее) охлаждение. - 81 -  Табл. 3.1а Таблица выбора IGBT для сети переменного тока напряжением 220 В. 1 - номинал двигателя (кВт) 2 - номинал инвертора (кВА) 3 - модули IGBT для инвертора  Табл. 3.1b Таблица выбора IGBT для сети переменного тока напряжением 460/480 В. 1 - номинал двигателя (кВт) 2 - номинал инвертора (кВА) 3 - модули IGBT для инвертора - 82 - 3.6. Управление затвором модуля IGBT IGBT требует наличия напряжения на затворе для установления проводимости между коллектором и эмиттером. Это напряжение может быть подано на затвор с помощью разнообразных схем управления. Параметры, которые необходимо учитывать при выборе схемы управле- ния, включают требования к выключающему смещению устройства, тре- бования к заряду на затворе, требования по помехозащищенности и доступность источника электропитания. Рекомендуемая схема управления показана на рисунке 3.26. У IGBT импеданс цепи “затвор - эмиттер” достаточно большой, чтобы можно было осуществлять включение аналогично управлению MOSFET, но так как входная емкость IGBT больше, чем у MOSFET, то включаю- щее смещение IGBT должно быть сильнее, чем у многих MOSFET.  Рис. 3.26. Типовая схема управления затвором IGBT 1 - RG : см. таблицу 3.2 или справочные данные для рекоменду- емой величины - 83 - 3.6.1. Напряжение управления затвором  Рис. 3.27. Энергия переключения как функция напряжения обратного смещения. 1 - потери при переключениях мДж/импульс 2 - условия: переключение полумостовой индуктивной нагрузки 3 - напряжение обратного смещения на затворе, VGE (Вольты) Для включения рекомендуется положительное напряжение на зат- воре 15 В ± 10%. Эта величина достаточно высока для полного насы- щения IGBT и сведения до минимума потерь во включенном состоянии, и в то же время достаточно мала для ограничения тока короткого замыкания и вызываемых им всплесков мощности. Ни в коем случае нельзя использовать для включения затвора управляющее напряжение вне диапазона 12...20 В. IGBT выключается, когда его напряжение на затворе равно ну- лю. Однако, чтобы гарантировать, что IGBT остается в выключенном состоянии, когда в напряжении коллектор - эмиттер имеется dv/dt помехи, должно использоваться выключающее смещение. Применение обратного смещения также уменьшает потери при выключении. Соотно- шение напряжения обратного смещения и потерь при переключениях показано на рис. 3.27. Для IGBT Н-серий рекомендуется выключающее смещение от минус 5 В до минус 15 В. Модули IGBT Н-серий не пригодны для линейной работы. На зат- воре IGBT во время быстрых переключений допустимо наличие напря- жения только в диапазоне от 3 до 11 В. - 84 - 3.6.2. Резистор RG в цепи затвора Выбор соответствующего последовательно включенного в цепь затвора резистора RG очень важен для управления затвором IGBT. Величина RG имеет существенное влияние на динамические характе- ристики IGBT, который включается и выключается зарядом и разрядом емкости затвора. Меньшее сопротивление резистора RG будет заря- жать - разряжать емкость затвора быстрее, уменьшая время переклю- чения и потери при переключениях. На рисунках 3.28. и 3.29. изоб- ражены типовые зависимости времени переключений и потерь от вели- чины сопротивления последовательно включенного в цепь затвора ре- зистора RG.  Рис. 3.28. Типовая зависимость потерь при переключениях на резисторе RG 1 - потери при переключениях, мДж/импульс 2 - условия: переключение полумостовой индуктивной нагрузки 3 - величина сопротивления резистора RG в цепи затвора, Ом - 85 -  Рис. 3.29. Типовая зависимость времени переключения от резистора RG 1 - время переключения, нс 2 - условия: переключение полумостовой индуктивной нагрузки 3 - величина сопротивления резистора RG в цепи затвора, Ом При коротком замыкании или в течение времени выключения ре- куперационного диода через IGBT, изменяющееся напряжение dv/dt, приложенное к IGBT и его емкости между коллектором и затвором, могут вызвать протекание тока в цепи затвора. Если этот ток дос- таточно велик, напряжение, появляющееся на сопротивлении затвора, может вызвать включение IGBT. Итак, меньшие сопротивления в цепи затвора дают повышенную устойчивость (в отношении dv/dt при включении). Однако при этом обеспечивается меньший запас по помехоустойчивости на затворе и могут возникнуть паразитные колебания в связи с емкостью затвор - эмиттер и какой-либо паразитной индуктивностью в цепях управления затвором. - 86 -  Таблица 3.2. Рекомендуемые значения сопротивления резистора RG 1 - номинальное напряжение (В) 2 - тип IGBT 3 - величина RG - в омах Кроме того, меньшие сопротивления резистора RG позволяет осуществлять более быстрое включение IGBT. Это может вызвать вы- - 87 - сокую скорость dv/dt и увеличить перенапряжение при восстановле- нии рекуперационного диода. Принимая во внимание все вышесказанное, таблица 3.2. дает рекомендуемые значения сопротивлений резистора RG. Минимальное значение RG является стандартным, которое используется для опре- деления всех параметров и характеристик, приведенных в справочных данных. Максимальная величина сопротивления резистора RG разреша- ется для гибкости с целью замедлить скорость переключений и избе- жать возможного возникновения паразитной генерации без риска пе- рейти из ключевого в линейный режим работы. При этом также обес- печивается более медленное переключение в низкочастотных схемах, где потери при переключениях не так важны и требования пониженных переходных напряжений и токов управления затвором могут быть ре- шающим фактором. Таблица 3.2. была создана с учетом ШИМ - управления двигате- ем, для которых широко используются IGBT. Существуют некоторые низкочастотные, преобразующие и резонансные режимы преобразовате- ей, в которых используют величины RG за пределами значений, ука- занных в таблице. В таких случаях консультируйтесь в технических отделах по применению Mitsubisi Applikation Engineering. 3.6.3. Требования к мощности цепей управления затвором При переключении IGBT, энергия, потребляемая от источника электропитания цепей управления затвором, является функцией нап- ряжения VGE - перехода от отрицательного смещения к положительно- му, а также функцией суммарного заряда на затворе QG и рабочей частоты f. - 88 -  Рис. 3.30. Суммарный заряд на затворе при переключениях IGBT Минимальная амплитуда тока IGPK источника электропитания це- пей управления: VGE IGPK = ± ———————— . RG Средняя мощность PAV, требуемая для электропитания цепей уп- равления: PAV = VGE QG f, где VGE = VGE(on) + |VGE(off)|; QG - суммарный заряд на затворе (см. рис. 3.30.); f - частота переключений. 3.6.4. Рекомендации по монтажу цепей управления затвором Монтаж цепей управления затвором критичен с точки зрения возникновения паразитных колебаний, чересчур медленного нараста- ния напряжения на затворе, потери помехоустойчивости, отклонений напряжения питания на затворе или снижения эффективности схем за- щиты затвора. Указания, которым надо следовать при проектирова- нии монтажа цепей управления затвором: - 89 -  Рис. 3.31. Монтаж цепей управления затвором: 1 - витая пара или коаксиальный кабель 1. Монтаж должен сводить до минимума паразитную индуктив- ность между выходным каскадом драйвера и IGBT. Это достигается обеспечением минимально возможной площади заштрихованного участка на рисунке 3.31. 2. Следует позаботиться об устранении индуктивной связи меж- ду силовой цепью и цепью управления. Этого можно достичь надлежа- щим размещением платы управления затвором и/или экранированием цепи управления затвором. 3. Для подсоединения схемы управления затвором рекомендуется использовать вспомогательный вывод эмиттера. 4. Если непосредственное соединение печатной платы управле- ния с управляющими выводами IGBT невозможно, рекомендуется ис- пользовать витые пары (2 витка/см; длиной менее 3 см или шины). 5. Зажимы цепи зашиты затвора (описанные в разделе 3.7.2.) должны также иметь малую индуктивность монтажа и должны быть рас- положены в непосредственной близости к управляющим выводам затвор - эмиттер модуля IGBT. 6. Не располагайте печатные проводники рядом друг с другом, т.к. они подвержены взаимным скачкам потенциала из-за переключе- ний IGBT. Высокая скорость dv/dt может наводить помехи через па- разитные емкости. Если пересечение или параллельные пути указан- ных проводников неизбежны, располагайте между ними экранирующие слои. 7. Паразитная емкость между схемами управления затворами верхних плечей, верхним и нижним плечами схем управления затвора- ми и схемами управления может вызвать наводки. Межобмоточная ем- кость трансформатора в преобразователе источника питания также может передавать наводок. Должны выполняться соответствующие ме- - 90 - роприятия для снижения этих паразитных емкостей. 8. Если в схемах управления затвором верхнего плеча для изо- яции сигналов используются оптопары, они должны иметь переходную помехозащищенность для несимметричной помехи не менее 10.000 В/мкс. 3.7. Защита модулей IGBT 3.7.1. Защита от dv/dt В полумостовой схеме с индуктивной нагрузкой на IGBT, нахо- дящийся в выключенном состоянии, воздействует быстрый перепад напряжения коллектор - эмиттер из-за восстановления своего ан- ти-параллельного диода (см. рис. 3.32. и 3.33.). Эта статическая скорость dv/dt обычно выше, чем регламентированное возрастание напряжения VCE при выключении IGBT. Изменение напряжения dv/dt генерирует в емкости между коллектором и затвором ток, который протекает в цепи управления затвором (см. рис. 3.34.).   Рис. 3.32. Однофазная схема моста инвертора (индуктивная нагрузка) - 91 -  Рис. 3.33. Осциллограммы тока и напряжения при переключении IGBT  Рис. 3.34. Влияние dv/dt на цепь затвора IGBT Хотя в выключенном состоянии IGBT на его затвор подается об- ратное смещение, указанный ток вызывает увеличение напряжения V GE (вплоть до порогового значения VGE(th)), протекая по импедансу цепи затвора. В наихудшем случае на IGBT достигается пороговое напряжение и инициализируется включение IGBT, приводя к коротко- му замыканию в плече моста. Для избежания такого несанкциониро- ванного включения требуется, чтобы: 1. Напряжение VGE(off) должно быть достаточно отрицательным (по крайней мере -5 В). - 92 - 2. Сопротивление затвора в выключенном состоянии с резисто- ром RG должно быть низким (рекомендуемые значения даны в таблице 3.2.). 3. Индуктивность цепи затвора LG должна быть минимальной. 3.7.2. Защита от короткого замыкания Если возникает короткое замыкание, перенапряжение на IGBT должно оставаться в пределах SCSOA - области безопасной работы для КЗ (см. раздел 3.3.2.). Обычными методами защиты от короткого замыкания являются измерение тока (см. рис. 3.35.) или контроль выхода из насыщения IGBT (см. рис. 3.36.).  Рис. 3.35. Схема защиты от короткого замыкания (пример) 1 - датчик тока силовой шины 2 - компаратор 3 - триггер 4 - разъединение 5 - драйвер 6 - блокировка 7 - сигнал затвора 8 - под защитой 9 - ШИМ сигнал 10 - генератор ШИМ сигнала 11 - отключение защиты - 93 -  Рис.3.36. Структурная схема узла обнаружения короткого замы- кания путем контроля выхода из насыщения 1 - сброс 2 - от логической схемы управления 3 - фиксация КЗ 4 - блокировка 5 - управление затвором 6 - логическая мс “И” 7 - компаратор Когда короткое замыкание обнаружено, можно применить нес- колько способов для защиты IGBT от повреждения в результате КЗ. Наиболее легкий - это просто выключить IGBT за время не более 10 мкс. Но в этом случае снаббер или ограничитель перенапряжений должны быть спроектированы для условий короткого замыкания. Поэ- тому лучше применять способы выключения, управляющие напряжением VGE с целью снизить перегрузки на IGBT. Такими способами являют- ся: а) управляемое запирание: Напряжение на затворе снижается либо ступенчато, либо линей- но, следовательно, ток короткого замыкания снижается и его ско- рость нарастания di/dt также снижается, т.к. IGBT выключается. Поэтому уменьшается и всплеск напряжения. b) ограничение напряжения VGE: Как описано в разделе 3.3.2., амплитуда тока КЗ зависит от напряжения VGE, которое увеличивается вследствие обратной связи dv/dt через емкость затвор - коллектор. Этот эффект можно преодо- еть путем ограничения напряжения VGE ниже 18 В. Эффективная схе- ма ограничения указанного напряжения показана на рисунке 3.37. Ограничивающий диод DCL и ограничивающий конденсатор CCL должны - 94 - быть подсоединены непосредственно к выводам управления модулем IGBT; при этом требуется диод DCL с быстрым прямым восстановлени- ем. Для IGBT с малым током может оказаться эффективным стабилит- рон между затвором и эмиттером.  Рис. 3.37. Схема ограничения напряжения VGE c) снижение tw: Для снижения тепловой нагрузки в режиме короткого замыкания полезно снизить время tw короткого замыкания. Однако это увеличит величину тока при выключении ( см. рис. 3. 38.), вследствие чего скорость возрастания тока di/dt будет увеличиваться. Этот нежела- тельный эффект можно преодолеть, применяя способы, описанные в параграфах а) и b).  Рис. 3.38. Осциллограмма тока КЗ при сниженном времени tw Примечание. Вышеописанные способы снижают нагрузку на IGBT в случае КЗ при выключении IGBT. Однако, они не освобождают разработчика от необходимости учитывать наихудший случай выключения при проекти- ровании снаббера (см. раздел 2.3.). - 95 - 3.7.3. Меры предосторожности при работе с IGBT Так как затворы IGBT изолированы от всех других проводящих областей, следует принять меры по предотвращению накопления ста- тического электричества, которое может повредить область затвора. Все модули IGBT фирмы Митсубиси комплектуются проводящим пороло- ном, контактирующим с управляющими выводами затвора и эмиттера. Никогда не прикасайтесь к выводам затвора во время сборки и ос- тавляйте проводящий поролон на выводах до тех пор, пока не будет выполнено стационарное соединение выводов затвора с остальной схемой. В общем, нужно следовать требованиям стандартов ESD, при- менимых к FET (полевым транзисторам). К другим мерам предосторожности при работе, которые также необходимо соблюдать, относятся следующие: * Используйте заземленную рабочую станцию с заземленным по- ом и заземленные металлические браслеты на запястье при монтаже или подключении модулей IGBT. * При снятии характеристик с помощью самопишущего устройства включите резистор 100 Ом последовательно в цепь затвора. * Никогда не устанавливайте модули в систему при подключен- ном электропитании. * Пользуйтесь паяльником с заземленным жалом при пайке к вы- водам затвора. 3.8. Параллельное включение IGBT IGBT Н-серий легко могут быть включены параллельно. Однако рекомендуется подбирать параллельно соединяемые устройства т.о., чтобы различие в напряжениях VCE(sat) модулей было в пределах 0,3 В. В таблице 3.3. представлены баланс токов и соотношение пара- метров при параллельной работе IGBT Н-серий. - 96 -  Таблица 3.3. Параллельная работа модулей IGBT: факторы, свя- занные с распределением тока и их влияние 1 - факторы, влияющие на распределение токов 2 - категории распределения тока 3 - переключение IGBT 4 - открытое состояние 5 - включение 6 - выключение 7 - характеристики устройства 7а - изменение напряжения насыщения 8 - изменение температуры 9 - ток сети 10 - питание устройства 11 - индуктивность монтажа 12 - весь контур, включая нагрузку 13 - разводка схемы управления 14 - разная длина проводов от схемы управления к модулю 15 - выходной импеданс схемы управления 16 - зависимость существует 17 - не зависит 18 - зависимость сомнительная или слабая Как показано в табл. 3.3., согласование напряжений VCE(sat) эффективно для обеспечения баланса модулей IGBT во включенном состоянии. Рисунок 3.39. иллюстрирует этот результат для Н-серий. Для параллельной работы, когда используются устройства с напряжением - 97 - VCE(sat) одной “категории” (т.е. VCE(sat) ± 0,3 В - ред. пер.), должны быть сделаны следующие снижения номинала: Для устройства на 600 В: снижение IC на 10% Для устройств на 1200 В и 1400 В: снижение IC на 15% Для устройств на 1700 В: снижение IC на 20%  Рис. 3.39. Модуль IGBT - параллельная работа 1 - применимое устройство: все IGBT Н-серий Следующие требования применимы для параллельного включения модулей IGBT с регламентированным током 200А и более. 1. Каждая группа параллельно соединенных модулей IGBT должна иметь напряжение VCE(sat) из рядов, указанных в таблице 3.4.  Таблица 3.4. Класс напряжения насыщения 1 - ряд 2 - регламентированное значение - 98 - 2. Ряд по напряжению VCE(sat) (буква G или H, или J и т.д.) обозначается белой краской на верхней поверхности модуля. Для каждого параллельного соединения используются модули из одного и того же ряда по напряжению VCE(sat). Для одного инверто- ра пользователь может применять модули IGBT различных классов по напряжению VCE(sat); при этом в каждом параллельном плече они должны быть из одного ряда VCE(sat). Если параллельно подключаются более двух устройств, коэффи- циент снижения тока определяется по следующей формуле:  x = 0,1 для устройств на 600 В x = 0,15 для устройств на 1000/1200 В n = количество параллельно подключаемых устройств Например: В случае параллельно соединенных четырех модулей IGBT класса 600 В формула следующая:  Тогда сниженный ток при 4-х параллельных модулях на 300 А: 300 А (1 - 0,136) * 4 = 1037 А Согласование напряжения VCE(sat) внутри ряда обеспечивает равномерное распределение тока во время открытого состояния IGBT, но не устраняет разбаланс при включении и выключении. Как видно из таблицы 3.3., существует несколько факторов, влияющих на дина- мический баланс тока. Разница температур между параллельно соединенными устройс- твами имеет сильное влияние как на статическое, так и на динами- ческое распределение тока. Влияние на статическое распределение - 99 - тока оказывает главным образом напряжение VCE(sat) и зависит оно от величины рабочего тока. Влияние на динамическое распределение из-за температуры определяется, главным образом, температурной зависимостью времени задержки. Следует убедиться, что параллельно соединенные модули IGBT работают с одинаковыми температурами кор- пуса. Оставшиеся факторы в табл. 3.3., влияющие на распределение тока, относятся к компоновке схемы - как силовой цепи, так и це- пей управления. Для сведения до минимума разбаланса токов следует обеспечить симметричную индуктивность минимальной величины. Для устранения проблем, связанных с образованием замкнутых контуров в цепях заземления, рекомендуемый номинал RG должен быть разделен на части и небольшая часть общего сопротивления RG долж- на быть включена в каждый обратный проводник цепи управления зат- вором. Примечание. Может оказаться, что IGBT Н-серий имеют отрицательный темпе- ратурный коэффициент в широком диапазоне токов коллектора. Это не препятствует параллельной работе и фактически является преиму- ществом, т.к. дает более низкие потери проводимости при повышен- ной температуре р-п перехода. Однородность характеристик по нап- ряжению VCE(sat) IGBT Н-серий как функции тока и температуры дела- ют возможным параллельное включение IGBT т.о., что когда группа по напряжению VCE выбрана, параллельные токи будут распределяться в пределах заданного коэффициента снижения. 4. ПРИМЕНЕНИЕ “РАЗУМНЫХ” СИЛОВЫХ МОДУЛЕЙ (IPM) Разумные силовые модули (IPM) являются усовершенствованными гибридными силовыми устройствами, сочетающими высокую скорость переключения и низкие потери IGBT с оптимизированными схемами уп- равления затвором и защиты. Высокоэффективные схемы защиты от пе- регрузки по току и короткого замыкания реализованы путем исполь- зования чувствительных к току чипов IGBT, что позволяет осущест- влять непрерывное контролирование тока силовых устройств. Надеж- ность системы увеличена объединенной защитой IPM от превышения температуры и от ненормы по напряжению электропитания цепей уп- равления. - 100 - Компания Митсубиси Электрик ввела первую линию разумных си- овых модулей в ноябре 1991 г. Постоянное улучшение силовых чи- пов, технологии монтажа и цепей управления привело к появлению IPM третьего поколения. Разумные силовые модули третьего поколения были разработаны для получения малых потерь при переключениях с целью удовлетво- рить требования рынка для бесшумных инверторов с рабочими часто- тами до 20 кГц. 4.1. Конструкция “разумных” силовых модулей В конструкции “разумных” силовых модулей использованы многие из проверенных технологий монтажа изолированных силовых модулей, применяемых в модулях IGBT. Оптимизированное по стоимости и эф- фективное выполнение встроенных цепей управления затвором и защи- ты в широком диапазоне регламентированных токов было достигнуто при использовании двух различных технологий монтажа. В устройс- твах с малой мощностью применена многослойная система эпоксидной изоляции, в то время как в устройствах со средней и большой мощ- ностью использована керамическая изоляция. IPM изготавливают в четырех типах силовых схем: одинарной (Н), двойной (D), сборке из шести (С) и сборке из семи (R). На рисунке 4.1. показаны разно- видности силовых цепей. - 101 -  Рис. 4.1. Разновидности силовых цепей 4.1.1. Многослойная эпокси-конструкция Маломощные IPM (10 - 50 А, 600 В и 10 - 15 А, 1200 В) ис- пользуют многослойную эпокси-систему изоляции. В этой системе при- менены чередующиеся слои меди и эпоксидной смолы для создания за- щищенной печатной схемы непосредственно на алюминиевой пластине основания. Силовые чипы и компоненты цепи управления затвором припаяны непосредственно к подложке, что устраняет необходимость отдельной пластины печатной схемы на керамическом изоляционном материале. Модули, сконструированные с использованием такой тех- нологии, легко идентифицировать по их корпусам чрезвычайно малой толщины. Такой дизайн корпуса идеально пригоден для потребитель- ского и промышленного применения, когда важны низкая стоимость и компактные размеры. На рисунке 4.2. показан в разрезе корпус IPM такого типа. На рисунке 4.3. представлены PM 20 CSJ 060 (20 А, 600 В IPM). - 102 -  Рис. 4.2. Многослойная эпоксидная конструкция 1 - корпус 2 - эпоксидная смола 3 - вывод входного сигнала 4 - силиконогель 5 - интегральная микросхема 6 - чип IGBT 7 - чип рекуперационного диода 8 - соединяющие проводники 9 - многослойное основание  Рис. 4.3. PM 20 CSJ 060 4.1.2. Непосредственносвязующая медная конструкция IPM с более высокой мощностью сконструированы с использова- нием керамических изоляционных материалов. В этих модулях приме- няется прямое соединение с медью (DBC), в котором медные полоски присоединяются непосредственно к керамической подложке без ис- пользования припоя. Эта подложка обеспечивает улучшенные тепловые характеристики и большую способность проводить ток, необходимые в - 103 - устройствах с высокой мощностью. Цепи управления затвором и схема контроля находятся на отдельной печатной плате, смонтированной непосредственно над силовыми устройствами. Эта печатная плата представляет собой многослойную конструкцию со специальными экра- нирующими слоями для устойчивости к электромагнитным помехам. На рис.4.4. показана конструкция “разумного” силового модуля с ис- пользованием DBC. На рисунке 4.5. представлен PM 75 RSA 060 (75 А, 600 В IPM).  Рис. 4.4. DBC разумный силовой модуль 1 - силовой вывод 2 - печатная плата управления 3 - интегральная микросхема 4 - внутреннее соединение 5 - эпоксидная смола 6 - сигнальный вывод 7 - корпус 8 - основание 9 - чип IGBT 10 - керамическая подложка 11 - силиконовый гель - 104 -  Рис. 4.5. PM 75 RSA 060 1 - силовой вывод 2 - эпоксидная смола 3 - штырь управления 4 - сигнальный вывод 5 - корпус 6 - основание 7 - силиконовый гель 8 - силиконовый чип 9 - плата DBC 10 - вывод внутреннего соединения 11 - электрод 12 - алюминиевый провод 13 - печатная плата управления 14 - резистор 15 - экранирующий слой 16 - 17 - - 105 - 4.1.3. Преимущества “разумных” силовых модулей Разумные силовые модули были разработаны и совершенствова- ись путем снижения проектных и производственных расходов, а так- же путем улучшения рабочих характеристик системы и надежности по сравнению с обычными IGBT. Проектирование схем на модулях упроща- ется и гарантируется координация управления модулем при объедине- нии цепей управления и защиты непосредственно в IPM. Уменьшенное время продажи - только одна из дополнительных выгод использования IPM. Другие включают повышенную надежность системы благодаря ав- томатизированной сборке IPM, испытаниям и уменьшению количества компонентов, которые должны быть куплены и собраны. Часто размеры системы могут быть уменьшены благодаря менее жестким требованиям к теплоотводу в результате уменьшения потерь модуля в открытом состоянии и при переключениях. Во всех IPM применен одинаковый стандартизованный интерфейс управления затвором с логическими схемами контроля уровня, позволяющий осуществить расширение про- изводственной линии без дополнительной разработки схем управле- ния. И, наконец, способность самозащиты IPM в аварийных ситуациях снижает вероятность повреждения устройства во время испытаний, а также в условиях перегрузок. 4.2. Регламентированные значения параметров и характеристик IPM Справочные данные IPM подразделяются на три части: * максимальные регламентированные значения * характеристики (электрические, тепловые, механические) * рекомендуемые условия работы Пределы, указанные как максимальные регламентированные зна- чения, нельзя превышать ни при каких условиях, в противном случае может произойти разрушение IPM. Ключевые параметры, необходимые для разработки системы, ука- заны как электрические, тепловые и механические характеристики. Рекомендуемые условия работы и схемы применения должны расс- матриваться при проектировании как предпочтительные. - 106 - 4.2.1. Максимальные регламентированные значения |