Mitsubishi Electric verfügt seit Beginn dieses Jahrhunderts über langjährige Erfahrung in der Entwicklung von 1700-V-Modulen für Bahnanwendungen. In diesem Jahr stellte Mitsubishi Electric die neueste Generation von 1700-V-IGBT-Leistungsmodulen der X-Serie vor, die speziell auf die Anforderungen von Bahnanwendungen zugeschnitten ist. Abbildung 1 zeigt die historische Entwicklung der 1700-V-HVIGBT-Module und verdeutlicht die kontinuierliche Reduzierung der IGBT-Vorwärtsspannung. Diese trägt...

Leistungselektronik ist im Betrieb extremen Umgebungsbedingungen wie Staub, Temperatur, Feuchtigkeit, Vibrationen und Chemikalien ausgesetzt. Das Temperatur- und Feuchtigkeitsprofil variiert stark je nach Anwendung und Einsatzort.

Moderne elektronische Geräte werden in unterschiedlichsten Umgebungen eingesetzt und sind vielfältigen Betriebsbedingungen ausgesetzt. Ihre Zuverlässigkeit ist für die Nutzer daher von größter Bedeutung. Im Folgenden sind einige Faktoren aufgeführt, die die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit elektronischer Geräte beeinflussen:

Die Schaltfrequenz in diesen Anwendungen liegt typischerweise über 20 kHz und übersteigt damit den Bereich, für den Standard-Industrie-IGBT-Module optimiert sind. Mitsubishi Electric bietet seit einigen Jahren eine spezielle IGBT-Modulreihe für diese Hochfrequenzanwendungen an: die NFH-Serie. Um die Schaltverluste zu reduzieren, verwendet sie IGBTs mit einem optimalen Kompromiss zwischen Vorwärtsspannung VCE(SAT) und Kühlverlusten EOFF. Als weiteren Innovationsschritt integriert Mitsubishi...

Eine geeignete Schaltungsentwicklung und ein entsprechendes Layout dienen dazu, elektromagnetische Störungen zu minimieren und die Immunität gegenüber externen Störungen zu gewährleisten. Im Folgenden werden einige wichtige Aspekte der EMV-bezogenen Schaltungsentwicklung und des Layouts erläutert:

Die Reduzierung von Kohlendioxid und ein verantwortungsvoller Umgang mit Strom sind entscheidende Faktoren für eine nachhaltigere Gesellschaft der Zukunft. Siliziumkarbid (SiC) kann dank seiner hervorragenden physikalischen Eigenschaften dazu beitragen, noch mehr Strom zu sparen und leistungselektronische Umrichter kompakter zu gestalten, wodurch der Verbrauch wertvoller Materialien und Ressourcen reduziert wird.

Im Jahr 2015 begann ein Konsortium aus Zugherstellern und Anbietern elektrischer Ausrüstung Gespräche über die Zukunft des Schienenfahrzeugbaus und grundlegende Innovationen in diesem Bereich. Diese Gespräche, die im Rahmen des Projekts Roll2Rail aus Horizon 2020 stattfanden, führten auch zur Definition der technischen Anforderungen an die Leistungshalbleitermodule von morgen. Diese Module sollen Folgendes leisten:

Elektromagnetische Emission bezeichnet den Prozess, durch den elektronische Geräte unerwünschte elektromagnetische Signale in die Umgebung abgeben. Elektromagnetische Immission hingegen bezeichnet die Auswirkungen elektromagnetischer Störungen von externen Quellen auf den Betrieb elektronischer Geräte.

Mitsubishi Electric hat eine neue Serie intelligenter Leistungsmodule (IPMs) der G1-Serie mit einem fortschrittlichen Si-IGBT-Chip auf den Markt gebracht. Diese Module adressieren mehrere wichtige Leistungsprobleme und ermöglichen Endanwendern eine hohe Systemeffizienz. Die Weiterentwicklungen der G1-IPM-Chiptechnologie beheben einige der systembedingten Schwächen von Si-IGBTs, insbesondere in Motorsteuerungsanwendungen. Der G1-IPM-Chip wurde durch die Implementierung mehrerer wichtiger...

Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) ist ein wichtiger Aspekt bei der Entwicklung, Herstellung und Verwendung elektronischer Geräte. Um einheitliche Standards zu gewährleisten und elektromagnetische Störungen innerhalb der Europäischen Union zu minimieren, wurden verschiedene EMV-Vorschriften eingeführt. Hier finden Sie eine Übersicht der wichtigsten EMV-Vorschriften und -Normen in der Europäischen Union:

Explosionsgeschützter Signalmast mit vielseitiger, energieeffizienter LED-Beleuchtung mit vertikal und horizontal geschnittenen Linsen. Linsen und Gehäuse bestehen aus Polycarbonat, das widerstandsfähig gegen raue Bedingungen ist.

Stromungleichgewichte im Modulbetrieb können sowohl durch die Eigenschaften parallelgeschalteter Leistungsmodule, wie z. B. unterschiedliche Vorwärtsspannungen, als auch durch die Auslegung des Leistungswandlers selbst verursacht werden. Die Schnittstellen zwischen den Leistungsmodulen, wie z. B. die Gleich- und Wechselstromversorgung, die Gate-Treiber-Auslegung und die Verbindung des Gate-Treibers mit den Leistungsmodulen, tragen alle zu statischen und dynamischen Stromungleichgewichten in...

Anwendungen wie kleine Antriebe (im 100-W-Bereich) stellen besondere Anforderungen an die Stromversorgung. Diese besteht aus einem Leistungshalbleitermodul und zugehörigen Komponenten (wie Gate-Treiber, Steuerung, Schutzschaltung und Kühlkörper), die auf einer einzigen Leiterplatte (PCB) montiert werden. Das Modul muss höchste Effizienz und ein besonders kompaktes Design ermöglichen. Zudem sollte es sich mit minimalem Aufwand auf einer Leiterplatte montieren lassen. Um den speziellen...

Elektromagnetische Störungen (EMI) sind unerwünschte elektromagnetische Signale, die den Betrieb elektronischer Geräte und Systeme beeinträchtigen können. Sie treten in verschiedenen Formen auf, wie z. B. Radiowellen, elektromagnetische Impulse, elektrische Überspannungen und leitungsgebundene Störungen.

Industrielle IGBT-Module werden in verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt. Alle diese Anwendungen erfordern kompakte Leistungsmodule mit hoher Leistungsdichte, hoher Zuverlässigkeit und hohem Wirkungsgrad zu einem angemessenen Preis. Um all diese Anforderungen zu erfüllen, wurden die NX-IGBT-Module der 7. Generation auf Basis der SLC-Technologie entwickelt. Die IGBT der 7. Generation, basierend auf dem CSTBT™-Konzept, erzielt einen hohen Wirkungsgrad durch die Reduzierung dynamischer...

Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) ist ein Wissenschafts- und Ingenieurgebiet, das sich mit der Vermeidung elektromagnetischer Störungen und der Gewährleistung des reibungslosen Betriebs elektronischer Geräte und Systeme befasst. Kurz gesagt, EMV beschreibt die Fähigkeit von Geräten, in Umgebungen mit verschiedenen elektromagnetischen Störquellen zu funktionieren und deren Auswirkungen auf andere Geräte zu minimieren.

Die Verwendung von IGBT-Chips mit umgekehrter Leiterrichtung spart Platz und ermöglicht so ein sehr kompaktes Design des neuen SLIMDIP-Gehäuses. Das SLIMDIP-Modul verfügt über Schutzfunktionen wie Unterspannungs-, Kurzschluss- und Überhitzungsschutz sowie ein lineares Ausgangssignal zur Messung der Gehäusetemperatur. Die SLIMDIP-Schnittstelle ist mit 3,3 V bis 5 V kompatibel, und die Pinbelegung vereinfacht das Leiterplattendesign.

Kürzlich wurden IGBT-Module der 7. Generation mit Spannungen von 650 V und 1200 V für industrielle Anwendungen eingeführt. Diese neue Generation von IGBT-Modulen nutzt modernste integrierte Schaltungstechnik [1], um die Anforderungen industrieller Leistungselektronikanwendungen zu erfüllen. Alle diese Anwendungen profitieren von den hervorragenden Eigenschaften der IGBT-Module vom Typ NX der 7. Generation, wie Kompaktheit, hoher Leistungsdichte, hoher Zuverlässigkeit, hohem Wirkungsgrad und...