Matriță de transfer Familia IPM „SLIMDIP” cu IGBT 5A/15A 600V RC (cu conducere inversă) într-o carcasă compactă

Figura 1: Prezintă schema bloc internă a circuitelor RC-IGBT, LVIC și HVIC, precum și a circuitelor bootstrap integrate.

Avantajele RC-IGBT

Tehnologia RC-IGBT aduce beneficii procesului de fabricație SLIMDIP în principal în procesul de asamblare, deoarece este mai simplu, cu jumătate din conexiunile dintre cipul matriței și diodă și fără conducție prin firele de aluminiu de la IGBT la diodă. Disponibilitatea unei funcții de flux liber în cipul RC-IGBT, de exemplu, fără o diodă dedicată conectată extern, economisește spațiu în modul și permite un design compact și rentabil al carcasei.

Figura 2: SLIMDIP Photo

Designul carcasei

Noul pachet SLIMDIP este o continuare a conceptului DUAL INLINE cunoscut din versiunea 6 a Super Mini DIPIPM, dar cu o dezvoltare ulterioară a cadrului purtător și a funcțiilor integrate. Carcasa compactă, cu dimensiunile de doar 18,8 mm x 32,8 mm, dispune de terminale de control aranjate în zig-zag, asigurând o distanță adecvată între găuri, și un inel exterior care evită procesele costisitoare de fabricație a PCB-urilor, cum ar fi modelele cu pas fin etc. Structura și amplasarea terminalelor de control și de alimentare sunt indicate în Figura 2.

Figura 3: Prezintă o dislocare îmbunătățită a pinilor

Dispunerea terminalelor a fost îmbunătățită în continuare în comparație cu designul Super Mini DIPIPM, deoarece condensatoarele bootstrap au alocări dedicate ale terminalelor, iar traseele de joncțiune PCB de sub zona de subsol SLIMDIP către terminalul de ieșire corespunzător nu mai sunt necesare.

Prin urmare, asignarea îmbunătățită a terminalelor cadrului purtător simplifică proiectarea PCB-urilor și facilitează proiectarea circuitelor optimizată din punct de vedere al costurilor pentru implementarea... un acționare completă a motorului pe o singură parte a PCB-ului. După cum se arată în această figură, SLIMDIP prezintă o structură cu emitor deschis, care permite măsurarea curenților de fază atunci când toate IGBT-urile de pe partea inferioară sunt pornite, de exemplu, în timpul unei faze inferioare de modulație a lățimii impulsurilor cu vector zero (PWM). Dacă este selectat ca dispozitiv cu montare pe suprafață, rezistențele shunt se potrivesc perfect sub suportul SLIMDIP și reduc inductanța inerentă a întregii structuri de legătură de curent continuu în mod corespunzător.

Comparație a performanței

Pe lângă designul îmbunătățit al noului pachet SLIMDIP, s-au obținut o serie de îmbunătățiri ale performanței pentru acest dispozitiv nou dezvoltat. De fapt, temperatura maximă a pachetului a fost specificată la o valoare mai mare: în timp ce anterior pachetul Super Mini DIPIPM era specificat pentru o temperatură maximă a pachetului de 100°C, temperatura maximă a pachetului noului SLIMDIP a fost extinsă la 115°C. Ca urmare a acestei extinderi, specificația pragului de temperatură internă (OT) a fost ajustată în mod corespunzător și acum începe de la 115°C. În ceea ce privește tensiunea de izolație, specificația a fost crescută cu peste 500 Vrms, de la 1500 Vrms pentru Super Mini DIPIM la 2000 Vrms pentru SLIMDIP. Împreună cu dimensiunile mai compacte ale carcasei, aceste îmbunătățiri sunt rezumate în Tabelul 1, care prezintă specificațiile SLIMDIP extinse.

Figura 4: Placă de evaluare

Caracteristici de protecție:

Protecția etapei de putere este o sarcină semnificativă a IPM, iar în secțiunea de control atât a LVIC, cât și a HVIC se utilizează circuite dedicate, care includ și o funcție de schimbare a nivelului. Protecția la subtensiune și protecția la scurtcircuit sunt caracteristici standard de protecție integrate în modulele Transfer Mold IPM. Totuși, ca inovație, noul SLIMDIP încorporează o funcție de protecție termică numită „Protecție la supraîncălzire” și generează simultan un semnal precis proporțional cu temperatura „VOT”, ceea ce permite luarea de măsuri atunci când se apropie o limită termică, cum ar fi pragul de supraîncălzire, pentru a evita oprirea bruscă a unității.

Tabelul 1: Specificații SLIMDIP extinse

Platformă de evaluare:

Caracteristicile și noile funcții extinse ale SLIMDIP pot fi verificate folosind placa de evaluare dezvoltată. Fotografia prezintă o platformă de evaluare care utilizează un redresor de intrare, condensatoare de curent continuu, un convertor CC-CC de 15V/5V și circuite de intrare izolate pentru o conectare sigură la placa microprocesorului.

Placa utilizează blocuri terminale pentru conexiunile de alimentare, cum ar fi intrarea CA, cuplajul motorului trifazat etc., care permit cablarea rapidă la această placă de evaluare. Un conector autoblocant standard de tip JST este prevăzut pe partea terminalului de control pentru conectarea sigură a semnalelor de control la placa de evaluare.

Referințe

[1] S. Noda, K. H. Hussein, S. Yamada, G. Majumdar, T. Yamada, E. Thal și G. Debled, „Un nou modul de putere inteligent super compact”, în Proc. 1997 PCIM Europe, Nürnberg, Germania, Power Conversion vol. 34, pp. 1-10.
[2] K. Satoh, T. Iwagami, H. Kawafuji, S. Shirakawa, M. Honsberg, E. Thal: „O nouă matriță de transfer IPM de 3A/600V cu RC (conducție inversă) –IGBT”, 2006 PCIM Europe
[3] H. Iwamoto, E. Motto, J. Achhammer, M. Iwasaki, M. Seo, T. Iwagami, „Nou modul inteligent de putere pentru controlul motoarelor aparatelor electrocasnice”, 2000 PCIM Europa,
[4] M. Iwasaki, T. Iwagami, M. Fukunaga, X. Kong, H. Kawafuji, G. Majumdar, „O nouă versiune a modulului inteligent de putere pentru controlul motoarelor de înaltă performanță”, 2004 PCIM China,
[5] T. Sasaki, H. Takao, T. Shikano, S. Fujita, D. Nakajima, T. Shinohara, „Dezvoltarea unui modul de putere de tip matriță de transfer de curent ridicat cu durabilitate ridicată a ciclului termic”, 2004 ISPSD Kitakyushu,
[6] H. Takahashi, A. Yamamoto, S. Aono, T. Minato, „IGBT cu conducție inversă de 1200 V”, 2004 ISPSD Kitakyushu