Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике  
ElectricalSchool.info - большой образовательный проект на тему электричества и его использования. С помощью нашего сайта вы не только поймете, но и полюбите электротехнику, электронику и автоматику!
Электрические и магнитные явления в природе, науке и технике. Современная электроэнергетика, устройство электрических приборов, аппаратов и установок, промышленное электрооборудование и системы электроснабжения, электрический привод, альтернативные источники энергии и многое другое.
 
Школа для электрика | Правила электробезопасности | Электротехника | Электроника | Электрические аппараты | Электрические машины
Автоматизация | Робототехника | Возобновляемая энергетика | Тренды, актуальные вопросы | Научно-популярные статьи | Контакты



 

База знаний | Избранные статьи | Эксплуатация электрооборудования | Электроснабжение
Электрические аппараты | Электрические машины | Электропривод | Электрическое освещение

 Школа для электрика / Основы электроники / Силовые модули IGBT


 Школа для электрика в Telegram

Силовые модули IGBT


Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) представляет собой полупроводниковый прибор с тремя соединительными клеммами, очень полезный благодаря своему высокому КПД, мощности и быстрому включению и отключению.

IGBT-транзисторы используются в устройствах средней и высокой мощности, импульсных источниках питания, управлении тяговыми двигателями и устройствах индукционного нагрева.

IGBT-транзистор

Поскольку они предназначены для быстрого включения и выключения, IGBT используются в усилителях, которые имеют дело со сложными формами сигналов, широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и фильтрами нижних частот.

Эти силовые полупроводниковые устройства используются в низковольтных и высоковольтных преобразователях постоянного и переменного тока, станках с ЧПУ, промышленных роботах, оборудовании для производства полупроводников и медицинском оборудовании.

Это также могут быть сварочные аппараты, различные лабораторные инверторы, источники бесперебойного питания, стабилизаторы, электроприводы, конверторы, оборудование для ветряной и солнечной энергетики, любительская электротехника, вроде трансформаторов Тесла типа DRSSTC и т. д.

Импульсные источники питания с IGBT-транзисторами используются во многих инновационных устройствах, таких как электромобили, холодильники с регулируемой скоростью, кондиционеры, стереосистемы с цифровыми усилителями и т. д.

Для наиболее технологичного решения подобного рода задач и были придуманы силовые модули IGBT, в основе которых, как можно легко понять из названия, лежат IGBT-транзисторы.

С момента своего появления в 1988 году и по настоящее время IGBT-транзисторы развивались и завоевывали позиции по сравнению с другими технологиями, становясь наиболее широко используемым типом транзисторов в силовых модулях благодаря их превосходным характеристикам и возможностям управления.

В промышленных приложениях используются модули IGBT, которые включают в себя множество транзисторов, установленных параллельно, которые могут выдерживать токи в сотни ампер.

Модуль CM300DY-24H, IGBT CM 300DY-24 H

Осуществляя проектирование и монтаж силовых электронных блоков, в частности это касается преобразовательной техники, очень важно обеспечить полупроводниковым ключам не только качественную изоляцию и отсутствие паразитных наводок, но и надлежащий тепловой режим их работы. При этом всегда желательно сохранить компактность изделия, не нарушая надежности всей сборки.

Передовые технологии современного производства полупроводниковых кристаллов позволяют получать компоненты с небольшим падением напряжения, высокой допустимой температурой и малыми коммутационными потерями.

Такие модули способны работать при разных напряжениях и токах, в зависимости от конкретной модели того или иного IGBT-модуля.

Уже сейчас на рынке доступны силовые компоненты от известных мировых производителей на максимальное напряжение от 600 до 6500 вольт и на максимальный ток от 10 до 3600 ампер.

Виды IGBT-модулей по типу сборки

По типу сборки IGBT-модули подразделяются на: одиночные ключи, полумосты, чопперы, трехфазные мосты, а также многоуровневые сборки и узкоспециальные комбинации.

Выбор того или иного IGBT-модуля зависит от цели, для которой его планируется применять. 

В корпусе IGBT-модуля находятся кристаллы, образующие транзисторы и диоды. Транзисторов и диодов может быть несколько. Например, трехфазный мост с тормозным транзистором может содержать 7 IGBT-транзисторов и в общей сложности 10 диодов.

Между непосредственно кристаллом и металлической подложкой каждого элемента расположена изолирующая теплопроводящая подложка.

Металлическая подложка элемента, в свою очередь, припаяна к внешней медной пластине, которая может либо сама представлять собой готовый радиатор, либо предполагать соединение с внешним радиатором.

Как правило, конструкция модуля предполагает монтаж одной его стороной на внешний радиатор, тогда как на другую его сторону можно установить плату драйвера.

IGBT-модули различных производителей

Различные по параметрам продукты от Infineon, Mitsubishi, IXYS и Semikron широко представлены сегодня на отечественном рынке. В модулях применяются кристаллы, изготовленные с использованием технологий последних поколений.

Существует большой выбор компактных корпусов с пружинным и винтовым креплением внешних проводников. Допускается параллельный монтаж и сопряжение нескольких модулей, поскольку их корпуса допускают компактную стыковку друг к другу.

IGBT-модули постоянно совершенствуются, ведь их производители осваивают все новые и новые технологии создания кристаллов, работают над оптимизацией и совершенствованием корпусов, наружных терминалов, подбирают лучшие материалы, работают над улучшением критически важных электрических характеристик по следующим направлениям:

  • устойчивость к токам короткого замыкания,
  • уменьшение емкости затвора,
  • снижение напряжения насыщения,
  • повышение рабочей частоты,
  • уменьшение паразитных индуктивностей и емкостей,
  • улучшение теплопроводности.

Смотрите также: Параметры полевых транзисторов: что написано в даташите