Το εταιρικό blog για Infineon IKW25N120T2 1200V 25A Τρανζίστορ IGBT Με Αντι-Παράλληλη Δίοδο

Η Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. προμηθεύει τον Infineon είναι ένα IGBT σκληρής μεταγωγής 1200V/25A με σαφώς καθορισμένη εφαρμογή και εξαιρετική συνέπεια παραμέτρων. Η αξία του δεν έγκειται σε ακραίες επιδόσεις, αλλά στην ικανότητά του να διασφαλίζει σταθερότητα, ευκολία σχεδιασμού και έλεγχο κόστους σε όλο το ευρύτερο εύρος βιομηχανικής ισχύος - από 2 έως 20 kHz - μέσω της χαμηλής πτώσης τάσης κορεσμού, των πολύ 'μαλακών' διόδων που ταιριάζουν, της θετικής παραλληλοποίησης με συντελεστή θερμοκρασίας (PTC) και της ικανότητας αντοχής σε βραχυκύκλωμα 10 µs. Μόνο κατανοώντας τα χαρακτηριστικά θερμοκρασίας του, την κατανομή θερμικής αντίστασης και την κατάσταση του κύκλου ζωής του, μπορεί αυτή η συσκευή να αξιοποιηθεί στο έπακρο. τρανζίστορ IGBT 1200V 25A με αντι-παράλληλη δίοδο.

I. είναι ένα IGBT σκληρής μεταγωγής 1200V/25A με σαφώς καθορισμένη εφαρμογή και εξαιρετική συνέπεια παραμέτρων. Η αξία του δεν έγκειται σε ακραίες επιδόσεις, αλλά στην ικανότητά του να διασφαλίζει σταθερότητα, ευκολία σχεδιασμού και έλεγχο κόστους σε όλο το ευρύτερο εύρος βιομηχανικής ισχύος - από 2 έως 20 kHz - μέσω της χαμηλής πτώσης τάσης κορεσμού, των πολύ 'μαλακών' διόδων που ταιριάζουν, της θετικής παραλληλοποίησης με συντελεστή θερμοκρασίας (PTC) και της ικανότητας αντοχής σε βραχυκύκλωμα 10 µs. Μόνο κατανοώντας τα χαρακτηριστικά θερμοκρασίας του, την κατανομή θερμικής αντίστασης και την κατάσταση του κύκλου ζωής του, μπορεί αυτή η συσκευή να αξιοποιηθεί στο έπακρο. Μοντέλο και Τοποθέτηση Προϊόντος

Το IKW25N120T2 είναι ένα τρανζίστορ IGBT 1200V/25A από τη δεύτερη γενιά (T2) της σειράς TRENCHSTOP της Infineon. Χρησιμοποιεί τη διαμόρφωση 'DuoPack', η οποία ενσωματώνει το τσιπ IGBT με μια δίοδο ελεγχόμενη από τον εκπομπό με γρήγορη ανάκαμψη και μαλακή ανάκαμψη μέσα σε μια πλαστική συσκευασία PG-TO-247-3, με κωδικό παραγγελίας IKW25N120T2FKSA1 και σήμανση στην οθόνη K25T1202.

Η ονομασία του μοντέλου υποδεικνύει σαφώς τις προδιαγραφές: 'IK' υποδηλώνει IGBT με αντι-παράλληλη δίοδο (ενώ μια ονομασία που αρχίζει με 'IG' υποδηλώνει IGBT μονού τσιπ χωρίς δίοδο). 'W' σημαίνει τη συσκευασία TO-247. 25 υποδηλώνει ονομαστικό ρεύμα συλλέκτη 25 A σε θερμοκρασία περιβλήματος 100 °C. 120 υποδηλώνει ονομαστική τάση 1200 V. T2 αναφέρεται στην πλατφόρμα TRENCHSTOP 2ης γενιάς, με τεχνολογία τσιπ που προέρχεται από τη δομή πεδίου-στόπ (field-stop) πύλης τάφρου (trench-gate) του IGBT 4ης γενιάς (IGBT4) της Infineon. Το επίσημα προτεινόμενο εύρος συχνότητας μεταγωγής είναι 2 kHz έως 20 kHz. Τοποθετείται ως συσκευή 'σκληρής μεταγωγής χαμηλής συχνότητας' που δίνει προτεραιότητα στις απώλειες αγωγιμότητας, λαμβάνοντας παράλληλα υπόψη και τις απώλειες μεταγωγής, συμπληρώνοντας τη σειρά H3, η οποία έχει σχεδιαστεί για λειτουργία υψηλής συχνότητας.

II. Τεχνική Πλατφόρμα και Δομικά Χαρακτηριστικά του είναι ένα IGBT σκληρής μεταγωγής 1200V/25A με σαφώς καθορισμένη εφαρμογή και εξαιρετική συνέπεια παραμέτρων. Η αξία του δεν έγκειται σε ακραίες επιδόσεις, αλλά στην ικανότητά του να διασφαλίζει σταθερότητα, ευκολία σχεδιασμού και έλεγχο κόστους σε όλο το ευρύτερο εύρος βιομηχανικής ισχύος - από 2 έως 20 kHz - μέσω της χαμηλής πτώσης τάσης κορεσμού, των πολύ 'μαλακών' διόδων που ταιριάζουν, της θετικής παραλληλοποίησης με συντελεστή θερμοκρασίας (PTC) και της ικανότητας αντοχής σε βραχυκύκλωμα 10 µs. Μόνο κατανοώντας τα χαρακτηριστικά θερμοκρασίας του, την κατανομή θερμικής αντίστασης και την κατάσταση του κύκλου ζωής του, μπορεί αυτή η συσκευή να αξιοποιηθεί στο έπακρο.

Στην καρδιά αυτής της συσκευής βρίσκεται μια σύνθετη δομή που περιλαμβάνει πύλη τάφρου (trench gate) και πεδίο-στόπ (field stop). Η πύλη τάφρου μετατρέπει το κανάλι από επίπεδο σε κάθετο, αυξάνοντας την πυκνότητα κυψελών και την εγκάρσια αγωγιμότητα (transconductance). Το στρώμα πεδίου-στόπ σχηματίζει ένα προστατευτικό στρώμα στο τέλος της περιοχής εκροής (drift region), επιτρέποντας την κατασκευή του τσιπ πιο λεπτού, διατηρώντας παράλληλα τάση διάρρηξης 1.200 V, μειώνοντας έτσι ταυτόχρονα την πτώση τάσης κορεσμού και το ρεύμα ουράς απενεργοποίησης. Σε σύγκριση με προηγούμενους IGBT με πύλη πλάτους, αυτή η γενιά προσφέρει βελτιώσεις τόσο στα στατικά όσο και στα δυναμικά χαρακτηριστικά, αντί απλώς να ανταλλάσσει απώλειες κατά την ενεργοποίηση με απώλειες μεταγωγής.

Η αντι-παράλληλη δίοδος χρησιμοποιεί σχεδιασμό ελεγχόμενο από τον εκπομπό (emitter-controlled), υψηλής απόδοσης (HE), που χαρακτηρίζεται από πολύ ομαλή κυματομορφή ανάκαμψης και ελεγχόμενο φορτίο ανάκαμψης. Αυτό καταστέλλει το μέγιστο ρεύμα ανάστροφης ανάκαμψης της διόδου τη στιγμή που ο IGBT ενεργοποιείται, μειώνοντας έτσι τις απώλειες ενεργοποίησης και το EMI. Αυτή είναι επίσης η πρακτική αξία της συσκευασίας 'DuoPack': ο IGBT και η δίοδός του σχεδιάζονται και ταιριάζονται από τον ίδιο κατασκευαστή για να ταιριάζουν στην ίδια περιοχή τσιπ. Οι χρήστες δεν χρειάζεται να επιλέγουν ξεχωριστή δίοδο γρήγορης ανάκαμψης μόνοι τους, εξοικονομώντας χώρο και κόστος, ενώ παράλληλα αποφεύγουν σφάλματα ασυμφωνίας.

III. Βασικές στατικές παράμετροι του είναι ένα IGBT σκληρής μεταγωγής 1200V/25A με σαφώς καθορισμένη εφαρμογή και εξαιρετική συνέπεια παραμέτρων. Η αξία του δεν έγκειται σε ακραίες επιδόσεις, αλλά στην ικανότητά του να διασφαλίζει σταθερότητα, ευκολία σχεδιασμού και έλεγχο κόστους σε όλο το ευρύτερο εύρος βιομηχανικής ισχύος - από 2 έως 20 kHz - μέσω της χαμηλής πτώσης τάσης κορεσμού, των πολύ 'μαλακών' διόδων που ταιριάζουν, της θετικής παραλληλοποίησης με συντελεστή θερμοκρασίας (PTC) και της ικανότητας αντοχής σε βραχυκύκλωμα 10 µs. Μόνο κατανοώντας τα χαρακτηριστικά θερμοκρασίας του, την κατανομή θερμικής αντίστασης και την κατάσταση του κύκλου ζωής του, μπορεί αυτή η συσκευή να αξιοποιηθεί στο έπακρο.

Η τάση συλλέκτη-εκπομπού (VCE) είναι 1200 V (μετρούμενη σε VGE = 0 V και IC = 500 µA). Η μέγιστη τάση πύλης-εκπομπού είναι ±20 V. Το εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας της διασταύρωσης είναι −40 °C έως +175 °C. Και το εύρος θερμοκρασίας αποθήκευσης είναι −55 °C έως +150 °C.

Η ικανότητα ρεύματος χωρίζεται σε δύο επίπεδα: συνεχές ρεύμα συλλέκτη 50 A σε θερμοκρασία περιβλήματος (TC) 25 °C, το οποίο μειώνεται σε 25 A σε TC = 110 °C. Αυτό εξηγεί την προέλευση της ονομασίας '25 A'. Το παλμικό ρεύμα συλλέκτη ICPuls είναι 100 A (περιορισμένο από το Tjmax), ενώ η περιοχή ασφαλούς λειτουργίας (SOA) για απενεργοποίηση είναι επίσης 100 A (VCE ≤ 1.200 V, Tj ≤ 175 °C). Πλευρά διόδου: το εμπρόσθιο ρεύμα είναι 40 A σε TC = 25 °C και 25 A σε TC = 110 °C. Το παλμικό ρεύμα είναι 100 A.

Η πτώση τάσης κορεσμού VCEsat, υπό συνθήκες VGE = 15 V και IC = 25 A, είναι τυπικά 1,7 V στους 25 °C (μέγιστο 2,2 V), τυπικά 2,1 V στους 150 °C και τυπικά 2,2 V στους 175 °C. Αυτές οι τιμές είναι χαμηλές για την κατηγορία 1200 V/25 A, αντανακλώντας άμεσα το σημείο πώλησης 'χαμηλό VCEsat' της πλατφόρμας T2. Το πιο σημαντικό είναι ότι το VCEsat παρουσιάζει θετικό συντελεστή θερμοκρασίας. Η πτώση τάσης αυξάνεται αντί να μειώνεται σε υψηλές θερμοκρασίες. Όταν πολλαπλές συσκευές συνδέονται παράλληλα, το ρεύμα μοιράζεται φυσικά, αποτρέποντας τη θερμική διαφυγή που προκαλείται από μεμονωμένες συσκευές που 'αρπάζουν' ρεύμα. Κατά συνέπεια, ο κατασκευαστής αναφέρει ρητά την 'εύκολη παραλληλοποίηση' ως χαρακτηριστικό.

Άλλες στατικές παράμετροι: η τάση κατωφλίου πύλης VGEth είναι 5,2 V / 5,8 V / 6,4 V (ελάχιστο / τυπικό / μέγιστο) και η εγκάρσια αγωγιμότητα gfs είναι τυπικά 13,5 S (VCE = 20 V, IC = 25 A). Αυτή η ευρεία κατανομή των τάσεων κατωφλίου σημαίνει ότι η συσκευή δεν είναι άμεσα συμβατή με οδηγούς λογικού επιπέδου (όπως 3,3 V ή 5 V). Πρέπει να χρησιμοποιείται ειδικός οδηγός IGBT με τάση ενεργοποίησης +15 V. Το ρεύμα διαρροής μηδενικής τάσης πύλης ICES είναι περίπου 0,4 mA στους 25 °C και 1.200 V, περίπου 4 mA στους 150 °C και μπορεί να φτάσει τα 20 mA στους 175 °C. Οι απώλειες μπλοκαρίσματος σε υψηλή θερμοκρασία πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά τη διάρκεια αναμονής υψηλής τάσης ή σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας και δεν μπορούν να εκτιμηθούν χρησιμοποιώντας τιμές για κανονικές θερμοκρασίες.

Η πτώση τάσης προς τα εμπρός (VF) της διόδου είναι τυπικά 1,65 V στους 25 °C και 1,7 V στους 150 °C όταν IF = 25 A, με μέγιστο 2,2 V.

IV. Δυναμικές Παράμετροι και Απώλειες Μεταγωγής του είναι ένα IGBT σκληρής μεταγωγής 1200V/25A με σαφώς καθορισμένη εφαρμογή και εξαιρετική συνέπεια παραμέτρων. Η αξία του δεν έγκειται σε ακραίες επιδόσεις, αλλά στην ικανότητά του να διασφαλίζει σταθερότητα, ευκολία σχεδιασμού και έλεγχο κόστους σε όλο το ευρύτερο εύρος βιομηχανικής ισχύος - από 2 έως 20 kHz - μέσω της χαμηλής πτώσης τάσης κορεσμού, των πολύ 'μαλακών' διόδων που ταιριάζουν, της θετικής παραλληλοποίησης με συντελεστή θερμοκρασίας (PTC) και της ικανότητας αντοχής σε βραχυκύκλωμα 10 µs. Μόνο κατανοώντας τα χαρακτηριστικά θερμοκρασίας του, την κατανομή θερμικής αντίστασης και την κατάσταση του κύκλου ζωής του, μπορεί αυτή η συσκευή να αξιοποιηθεί στο έπακρο.

Η χωρητικότητα εισόδου Ciss είναι 1600 pF, η χωρητικότητα εξόδου Coss είναι 155 pF και η χωρητικότητα ανάστροφης μεταφοράς Crss είναι 90 pF (VCE = 25 V, VGE = 0 V, 1 MHz). Το φορτίο πύλης QGate είναι 120 nC (VCC = 960 V, IC = 25 A, VGE = 15 V). Αυτό το σύνολο δεδομένων καθορίζει την ισχύ οδήγησης: εκτιμώμενη χρησιμοποιώντας τον τύπο Qg × ΔVGE × fsw, η ισχύς οδήγησης πύλης στα 10 kHz είναι περίπου 0,12 µC × 23 V × 10 k, ≈ 28 mW. Το φορτίο στον ίδιο τον οδηγό είναι πολύ ελαφρύ. Η κύρια πρόκληση έγκειται στην ψευδή ενεργοποίηση που προκαλείται από το dv/dt από τη χωρητικότητα Miller, παρά από ανεπαρκή ισχύ οδήγησης.

Υπό συνθήκες δοκιμής με επαγωγικό φορτίο, VCC = 600 V, IC = 25 A, VGE = 0/15 V και RG = 16,4 Ω, τα χαρακτηριστικά μεταγωγής στους 25 °C είναι τα εξής: καθυστέρηση ενεργοποίησης td (on) 27 ns, χρόνος ανόδου tr 20 ns, καθυστέρηση απενεργοποίησης td (off) 265 ns, χρόνος καθόδου tf 95 ns, ενέργεια ενεργοποίησης Eon 1,55 mJ, ενέργεια απενεργοποίησης Eoff 1,35 mJ και συνολική ενέργεια μεταγωγής Ets 2,9 mJ. Στους 175 °C, td (on) είναι 25 ns, tr είναι 24 ns, td (off) είναι 340 ns, tf είναι 164 ns, Eon 2,25 mJ, Eoff 2,05 mJ, Ets 4,3 mJ.

Η πιο αξιοσημείωτη πτυχή αυτού του συνόλου δεδομένων είναι η επίδραση της θερμοκρασίας: ενώ οι παράμετροι ενεργοποίησης παραμένουν σχεδόν αμετάβλητες, οι παράμετροι απενεργοποίησης επιδεινώνονται σημαντικά, με το tf να αυξάνεται από 95 ns σε 164 ns και το Eoff να αυξάνεται κατά περίπου 52%. Αυτό οφείλεται στο αυξημένο ρεύμα ουράς σε υψηλές θερμοκρασίες, το οποίο είναι ένα κοινό χαρακτηριστικό όλων των IGBT. Κατά συνέπεια, οι υπολογισμοί θερμικού σχεδιασμού δεν πρέπει να βασίζονται στην τιμή Eoff στους 25°C. Πρέπει να εφαρμόζεται ένα περιθώριο ασφαλείας χρησιμοποιώντας τιμές για 125°C ή 175°C, αλλιώς η πραγματική αύξηση της θερμοκρασίας θα υπερβεί τις προσδοκίες. Επιπλέον, το φύλλο δεδομένων αναφέρει ότι το Eon περιλαμβάνει ήδη την απώλεια ανάκτησης της διόδου. Όταν χρησιμοποιείται το Ets για εκτίμηση σε επίπεδο συστήματος, μην προσθέτετε ξεχωριστά την απώλεια Qrr για να αποφύγετε διπλή καταμέτρηση.

Βάσει ενός Ets 4,3 mJ στους 175°C, οι απώλειες μεταγωγής είναι περίπου 43 W στα 10 kHz και περίπου 86 W στα 20 kHz. Αυτό εξηγεί γιατί ο κατασκευαστής έχει ορίσει το ανώτατο όριο στα 20 kHz. Σε υψηλότερες συχνότητες, οι απώλειες μεταγωγής θα διέλυαν γρήγορα τα κέρδη απόδοσης, τα οποία στη συνέχεια θα έπεφταν στην περιοχή των συσκευών H3 ή IGBT7.

V. Λεπτομέρειες για τις αντι-παράλληλες διόδους του είναι ένα IGBT σκληρής μεταγωγής 1200V/25A με σαφώς καθορισμένη εφαρμογή και εξαιρετική συνέπεια παραμέτρων. Η αξία του δεν έγκειται σε ακραίες επιδόσεις, αλλά στην ικανότητά του να διασφαλίζει σταθερότητα, ευκολία σχεδιασμού και έλεγχο κόστους σε όλο το ευρύτερο εύρος βιομηχανικής ισχύος - από 2 έως 20 kHz - μέσω της χαμηλής πτώσης τάσης κορεσμού, των πολύ 'μαλακών' διόδων που ταιριάζουν, της θετικής παραλληλοποίησης με συντελεστή θερμοκρασίας (PTC) και της ικανότητας αντοχής σε βραχυκύκλωμα 10 µs. Μόνο κατανοώντας τα χαρακτηριστικά θερμοκρασίας του, την κατανομή θερμικής αντίστασης και την κατάσταση του κύκλου ζωής του, μπορεί αυτή η συσκευή να αξιοποιηθεί στο έπακρο.Ο χρόνος ανάστροφης ανάκαμψης της διόδου (trr) υπό συνθήκες VR = 600 V, IF = 25 A και diF/dt ≈ 1050 A/µs είναι 195 ns στους 25°C και 290 ns στους 175°C. Το φορτίο ανάστροφης ανάκαμψης (Qrr) είναι 2,05 µC στους 25 °C και 3,65 µC στους 175 °C. Το μέγιστο ρεύμα ανάστροφης ανάκαμψης (Irrm) είναι 20 A στους 25 °C και 24 A στους 175 °C. Η κλίση της πτώσης του ρεύματος ανάκαμψης (dirr/dt) είναι 475 A/µs στους 25 °C και 330 A/µs στους 175 °C.

Η 'ομαλή' φύση αυτού του συνόλου δεδομένων αντικατοπτρίζεται στο σχετικά ήπιο dirr/dt, το οποίο επιβραδύνεται περαιτέρω σε υψηλές θερμοκρασίες. Η διαδικασία ανάκαμψης δεν έχει απότομη πτώση ρεύματος και, επομένως, δεν προκαλεί μεγάλες αιχμές τάσης στην παρασιτική επαγωγή του διαύλου, με αποτέλεσμα καλή απόδοση EMI. Η αντιστάθμιση είναι ένα σχετικά υψηλό Qrr (3,65 µC στους 175°C). Σε μια γέφυρα σκληρής μεταγωγής 20 kHz, οι απώλειες ανάκαμψης της διόδου θα αποτελούν σημαντικό μέρος των συνολικών απωλειών. Η μηχανική αντιστάθμιση είναι η εξής: εάν η εφαρμογή δίνει προτεραιότητα σε χαμηλό θόρυβο, χαμηλές αιχμές τάσης και συνολική αξιοπιστία συστήματος, αυτός ο συνδυασμός ομαλής ανάκαμψης είναι κατάλληλος. Εάν ο στόχος είναι η επίτευξη της υψηλότερης δυνατής απόδοσης σε υψηλή συχνότητα, τότε πρέπει να χρησιμοποιηθούν διόδοι με ταχύτερους χρόνους ανάκαμψης, όπως αυτές που είναι συμβατές με το H3 ή το IGBT7.

VI.

IKW25N120T2 είναι ένα IGBT σκληρής μεταγωγής 1200V/25A με σαφώς καθορισμένη εφαρμογή και εξαιρετική συνέπεια παραμέτρων. Η αξία του δεν έγκειται σε ακραίες επιδόσεις, αλλά στην ικανότητά του να διασφαλίζει σταθερότητα, ευκολία σχεδιασμού και έλεγχο κόστους σε όλο το ευρύτερο εύρος βιομηχανικής ισχύος - από 2 έως 20 kHz - μέσω της χαμηλής πτώσης τάσης κορεσμού, των πολύ 'μαλακών' διόδων που ταιριάζουν, της θετικής παραλληλοποίησης με συντελεστή θερμοκρασίας (PTC) και της ικανότητας αντοχής σε βραχυκύκλωμα 10 µs. Μόνο κατανοώντας τα χαρακτηριστικά θερμοκρασίας του, την κατανομή θερμικής αντίστασης και την κατάσταση του κύκλου ζωής του, μπορεί αυτή η συσκευή να αξιοποιηθεί στο έπακρο.Ο χρόνος αντοχής σε βραχυκύκλωμα (tSC) είναι 10 µs, υπό συνθήκες δοκιμής VGE = 15 V, VCC ≤ 600 V και αρχική θερμοκρασία διασταύρωσης 175 °C. Αναφέρεται ότι ο αριθμός των κύκλων βραχυκυκλώματος πρέπει να είναι μικρότερος από 1.000, με διάστημα μεγαλύτερο από 1 s μεταξύ κάθε συμβάντος βραχυκυκλώματος. Όσον αφορά το ρεύμα βραχυκυκλώματος, υπό συνθήκες VGE = 15 V, VCC = 600 V και tSC ≤ 10 µs, το τυπικό ρεύμα βραχυκυκλώματος είναι 150 A σε αρχική θερμοκρασία διασταύρωσης 25 °C και 115 A σε αρχική θερμοκρασία διασταύρωσης 175 °C, που είναι περίπου 4,6 έως 6 φορές το ονομαστικό ρεύμα.

Το παράθυρο των 10 µs επιβάλλει σαφείς απαιτήσεις στον σχεδιασμό προστασίας: ο χρόνος απενεργοποίησης (blanking time) για την ανίχνευση αποκορεσμού πρέπει να είναι μικρότερος από 10 µs, και η κλίση ομαλής απενεργοποίησης (soft-shutdown slope) πρέπει να είναι αρκετά ήπια ώστε να αποτρέπεται η πρόκληση υπέρτασης από το di/dt τη στιγμή της απενεργοποίησης λόγω παρασιτικής επαγωγής και πρόκλησης διάρρηξης. Ένα βραχυκύκλωμα που διαρκεί περισσότερο από 10 µs θα οδηγήσει αναπόφευκτα σε αστοχία. Επομένως, αυτή δεν είναι 'προαιρετική προστασία' αλλά υποχρεωτική απαίτηση. Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι σε αρχική θερμοκρασία διασταύρωσης 175°C, το ρεύμα βραχυκυκλώματος μειώνεται και το παράθυρο γίνεται πιο στενό. Επομένως, πρέπει να επιτρέπεται ένα περιθώριο για το όριο προστασίας υπό συνθήκες λειτουργίας υψηλής θερμοκρασίας και υψηλού φορτίου.

VII. Θερμικός Σχεδιασμός και Εκτίμηση Διάχυσης Ισχύος για το

IKW25N120T2 είναι ένα IGBT σκληρής μεταγωγής 1200V/25A με σαφώς καθορισμένη εφαρμογή και εξαιρετική συνέπεια παραμέτρων. Η αξία του δεν έγκειται σε ακραίες επιδόσεις, αλλά στην ικανότητά του να διασφαλίζει σταθερότητα, ευκολία σχεδιασμού και έλεγχο κόστους σε όλο το ευρύτερο εύρος βιομηχανικής ισχύος - από 2 έως 20 kHz - μέσω της χαμηλής πτώσης τάσης κορεσμού, των πολύ 'μαλακών' διόδων που ταιριάζουν, της θετικής παραλληλοποίησης με συντελεστή θερμοκρασίας (PTC) και της ικανότητας αντοχής σε βραχυκύκλωμα 10 µs. Μόνο κατανοώντας τα χαρακτηριστικά θερμοκρασίας του, την κατανομή θερμικής αντίστασης και την κατάσταση του κύκλου ζωής του, μπορεί αυτή η συσκευή να αξιοποιηθεί στο έπακρο.

Ένας πρόχειρος υπολογισμός βασισμένος σε τυπικές συνθήκες λειτουργίας 25 A, 150 °C και 10 kHz: η απώλεια αγωγιμότητας είναι περίπου 25 A × 2,1 V ≈ 52,5 W, και η απώλεια μεταγωγής είναι περίπου 2,9 έως 4,3 mJ × 10 kHz ≈ 29 έως 43 W. Το άθροισμα αυτών είναι περίπου 80 έως 95 W. Υποθέτοντας Rthjc 0,43 K/W, η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της διασταύρωσης και του περιβλήματος από μόνη της είναι 35 έως 41 K. Εάν η θερμοκρασία περιβλήματος ελέγχεται στους 80 °C, η θερμοκρασία διασταύρωσης είναι ήδη κοντά στους 120 έως 125 °C, αφήνοντας κάποιο περιθώριο πριν από το ανώτατο όριο των 175 °C, αλλά αυτό το περιθώριο θα μειωθεί γρήγορα στα 20 kHz. Αυτό υποδηλώνει ότι η συσκευή είναι κατάλληλη για εφαρμογές που περιλαμβάνουν 'μεσαίες συχνότητες, υψηλά ρεύματα και καλά σχεδιασμένη ψύκτρα', αντί να πιέζεται μια μικρή ψύκτρα να αντιμετωπίσει υψηλές συχνότητες.

Η θερμική αντίσταση της διόδου είναι σχεδόν διπλάσια από αυτή του IGBT (0,81 K/W). Σε κυκλώματα γέφυρας όπου ο κύκλος λειτουργίας ελεύθερης τροχιάς είναι υψηλός ή ο συντελεστής ισχύος είναι χαμηλός (δηλαδή, υψηλό συνιστώσα αντιδραστικής ισχύος), η θερμοκρασία διασταύρωσης της διόδου μπορεί να φτάσει πρώτα στο όριο. Κατά την επιλογή ψύκτρας και τον υπολογισμό της θερμοκρασίας διασταύρωσης, η δίοδος πρέπει να υπολογίζεται ξεχωριστά. Δεν πρέπει να βασίζεται κανείς μόνο στην καμπύλη θερμικής αντίστασης για τον IGBT.

VIII. Βασικές Θεωρήσεις Σχεδιασμού για τον

IKW25N120T2 είναι ένα IGBT σκληρής μεταγωγής 1200V/25A με σαφώς καθορισμένη εφαρμογή και εξαιρετική συνέπεια παραμέτρων. Η αξία του δεν έγκειται σε ακραίες επιδόσεις, αλλά στην ικανότητά του να διασφαλίζει σταθερότητα, ευκολία σχεδιασμού και έλεγχο κόστους σε όλο το ευρύτερο εύρος βιομηχανικής ισχύος - από 2 έως 20 kHz - μέσω της χαμηλής πτώσης τάσης κορεσμού, των πολύ 'μαλακών' διόδων που ταιριάζουν, της θετικής παραλληλοποίησης με συντελεστή θερμοκρασίας (PTC) και της ικανότητας αντοχής σε βραχυκύκλωμα 10 µs. Μόνο κατανοώντας τα χαρακτηριστικά θερμοκρασίας του, την κατανομή θερμικής αντίστασης και την κατάσταση του κύκλου ζωής του, μπορεί αυτή η συσκευή να αξιοποιηθεί στο έπακρο.Για τον οδηγό πύλης, συνιστάται τάση ενεργοποίησης +15 V και τάση απενεργοποίησης περίπου −8 V. Μια αρνητική πόλωση απενεργοποίησης βελτιώνει σημαντικά την αντίσταση στην ψευδή ενεργοποίηση που προκαλείται από το dv/dt, κάτι που είναι ιδιαίτερα σημαντικό για συσκευές 1200 V. Οι παράμετροι μεταγωγής στο φύλλο δεδομένων δίνονται για RG = 16,4 Ω. Κατά την επιλογή αντίστασης στην πράξη, μπορούν να γίνουν προσαρμογές γύρω από αυτήν την τιμή: η αύξηση του RG μειώνει το di/dt και τις αιχμές, και καταστέλλει το EMI, αλλά αυξάνει τις απώλειες μεταγωγής. Η μείωση του RG έχει το αντίθετο αποτέλεσμα. Καθώς το Eon περιλαμβάνει την ανάκαμψη της διόδου, η αντίσταση στην πλευρά ενεργοποίησης δεν πρέπει να είναι πολύ χαμηλή, αλλιώς το μέγιστο ρεύμα ανάκαμψης και οι ταλαντώσεις θα αυξηθούν.

Η εσωτερική αντίσταση πύλης RGint της συσκευασίας TO-247 είναι 0, πράγμα που σημαίνει ότι ολόκληρη η αντίσταση πύλης παρέχεται εξωτερικά, προσφέροντας σημαντική ευελιξία σχεδιασμού. Ωστόσο, αυτό υποδηλώνει επίσης ότι δεν υπάρχει εσωτερική απόσβεση. Ακόμη και ελαφρώς μεγαλύτερες διαδρομές κυκλώματος πύλης μπορούν εύκολα να οδηγήσουν σε ταλάντωση. Επομένως, η διάταξη πρέπει να τοποθετεί το κύκλωμα οδήγησης όσο το δυνατόν πιο κοντά στη συσκευή, να χρησιμοποιεί γείωση ενός σημείου και να αποτρέπει τη σύζευξη μεταξύ του κυκλώματος ισχύος και του κυκλώματος πύλης. Η εσωτερική επαγωγή εκπομπού (LE) είναι περίπου 13 nH (μετρούμενη 5 mm από το περίβλημα). Υπό τις επιδράσεις της επαγωγής κοινού εκπομπού, αυτή η τιμή θα περιορίσει την ταχύτητα απενεργοποίησης και θα αυξήσει τις αιχμές τάσης. Αυτή είναι μια περιοχή όπου πρέπει να χρησιμοποιούνται συνδέσεις Kelvin ή συμπαγείς δίαυλοι κατά τη διάταξη για να κατασταλούν τέτοιες επιδράσεις.

Όσον αφορά την παράλληλη λειτουργία, ο θετικός συντελεστής θερμοκρασίας του VCEsat διευκολύνει φυσικά την κοινή χρήση στατικού ρεύματος, η οποία ονομάζεται επίσημα 'εύκολη παραλληλοποίηση'. Ωστόσο, δύο σημεία απαιτούν προσοχή κατά την παραλληλοποίηση: πρώτον, η διαφορά 5,2 έως 6,4 V στο VGEth θα προκαλέσει μικρές διακυμάνσεις στον χρόνο ενεργοποίησης. Η δυναμική κοινή χρήση ρεύματος πρέπει να εξισορροπείται χρησιμοποιώντας ανεξάρτητες αντιστάσεις πύλης για κάθε συσκευή. Δεύτερον, μετά την παραλληλοποίηση, το συνολικό Qg και Ciss αυξάνονται εκθετικά, οπότε το μέγιστο ρεύμα του οδηγού πρέπει να ενισχυθεί αναλόγως. Δεν συνιστάται η κοινή χρήση μιας ενιαίας αντίστασης πύλης μεταξύ πολλαπλών συσκευών.

IX. Τυπικά Σενάρια Εφαρμογής για το

IKW25N120T2 είναι ένα IGBT σκληρής μεταγωγής 1200V/25A με σαφώς καθορισμένη εφαρμογή και εξαιρετική συνέπεια παραμέτρων. Η αξία του δεν έγκειται σε ακραίες επιδόσεις, αλλά στην ικανότητά του να διασφαλίζει σταθερότητα, ευκολία σχεδιασμού και έλεγχο κόστους σε όλο το ευρύτερο εύρος βιομηχανικής ισχύος - από 2 έως 20 kHz - μέσω της χαμηλής πτώσης τάσης κορεσμού, των πολύ 'μαλακών' διόδων που ταιριάζουν, της θετικής παραλληλοποίησης με συντελεστή θερμοκρασίας (PTC) και της ικανότητας αντοχής σε βραχυκύκλωμα 10 µs. Μόνο κατανοώντας τα χαρακτηριστικά θερμοκρασίας του, την κατανομή θερμικής αντίστασης και την κατάσταση του κύκλου ζωής του, μπορεί αυτή η συσκευή να αξιοποιηθεί στο έπακρο.

Σε εφαρμογές όπου ένας τριφασικός ανορθωτής 380 V παράγει τάση διαύλου περίπου 540 V, ή όπου μια μονοφασική παροχή 220 V αυξάνεται σε δίαυλο 400 V, το περιθώριο που παρέχεται από την τάση αντοχής 1.200 V, σε συνδυασμό με σύσφιξη RCD ή μαλακή μεταγωγή, είναι επαρκές για να αντιμετωπίσει τις αιχμές απενεργοποίησης και τις διακυμάνσεις του δικτύου - κάτι που οι συσκευές κλάσης 600 V δεν μπορούν να επιτύχουν. Εάν ο δίαυλος λειτουργεί στα 800V ή παραπάνω για παρατεταμένες περιόδους, το περιθώριο αιχμής πρέπει να επανεκτιμηθεί, ή να χρησιμοποιηθεί συσκευασία τεσσάρων ακίδων με εκπομπό Kelvin για βελτίωση της προστασίας από υπέρταση απενεργοποίησης.

Σύνοψη: Το

IKW25N120T2 είναι ένα IGBT σκληρής μεταγωγής 1200V/25A με σαφώς καθορισμένη εφαρμογή και εξαιρετική συνέπεια παραμέτρων. Η αξία του δεν έγκειται σε ακραίες επιδόσεις, αλλά στην ικανότητά του να διασφαλίζει σταθερότητα, ευκολία σχεδιασμού και έλεγχο κόστους σε όλο το ευρύτερο εύρος βιομηχανικής ισχύος - από 2 έως 20 kHz - μέσω της χαμηλής πτώσης τάσης κορεσμού, των πολύ 'μαλακών' διόδων που ταιριάζουν, της θετικής παραλληλοποίησης με συντελεστή θερμοκρασίας (PTC) και της ικανότητας αντοχής σε βραχυκύκλωμα 10 µs. Μόνο κατανοώντας τα χαρακτηριστικά θερμοκρασίας του, την κατανομή θερμικής αντίστασης και την κατάσταση του κύκλου ζωής του, μπορεί αυτή η συσκευή να αξιοποιηθεί στο έπακρο.