Сімейство трансформаторів IPM «SLIMDIP» з 5A/15A 600V RC (зворотне провідність) – IGBT у компактному корпусі

Рисунок 1: Показано внутрішню блок-схему RC-IGBT, LVIC та HVIC, а також інтегровані схеми бутстрепу.

Переваги RC-IGBT

Технологія RC-IGBT надає переваги виробничому процесу SLIMDIP, головним чином, у процесі складання, оскільки вона простіша, з вдвічі меншою кількістю з'єднань між кристалом та діодом, а також без провідності через алюмінієві дроти від IGBT до діода. Наявність функції вільного потоку в RC-IGBT-чіпі, наприклад, без зовнішнього підключеного спеціалізованого діода, економить місце в модулі та забезпечує економічно ефективну та компактну конструкцію корпусу.

Рисунок 2: Фото SLIMDIP

Конструкція корпусу

Новий корпус SLIMDIP є продовженням концепції DUAL INLINE, відомої з версії 6 Super Mini DIPIPM, але з подальшим розвитком несучої рами та інтегрованих функцій. Компактний корпус розміром лише 18,8 мм x 32,8 мм має зигзагоподібно розташовані керуючі клеми, що забезпечує достатню відстань між отворами, та зовнішнє кільце, що дозволяє уникнути дорогих процесів виробництва друкованих плат, таких як дрібний крок отворів тощо. Структура та розташування керуючих та силових клем показано на рисунку 2.

Рисунок 3: Покращене розташування контактів

Розташування клем було додатково покращено порівняно з конструкцією Super Mini DIPIPM, оскільки конденсатори початкового запуску мають спеціальні призначення клем, а доріжки переходу друкованої плати під нижнім колонтитулом SLIMDIP до відповідного вихідного клемного з'єднання більше не потрібні.

Таким чином, покращене призначення клем несучої рами спрощує проектування друкованої плати та сприяє оптимізованому за витратами проекту схеми для реалізації Повний привід двигуна на одній стороні друкованої плати. Як показано на цьому рисунку, SLIMDIP має структуру з відкритим емітером, що дозволяє вимірювати фазні струми, коли всі IGBT низької сторони ввімкнені, наприклад, під час нижньої фази широтно-імпульсної модуляції (ШІМ) з нульовим вектором. Якщо вибрати пристрій для поверхневого монтажу, шунтуючі резистори ідеально розміщуються під нижнім колонтитулом SLIMDIP та відповідно зменшують власну індуктивність усієї структури постійного ланцюжка.

Порівняння продуктивності

На додаток до покращеної конструкції нового корпусу SLIMDIP, для цього нещодавно розробленого пристрою було досягнуто низки покращень продуктивності. Фактично, максимальна температура корпусу була вказана вище: тоді як раніше корпус Super Mini DIPIPM був визначений для максимальної температури корпусу 100°C, максимальна температура корпусу нового SLIMDIP була збільшена до 115°C. В результаті цього розширення специфікація внутрішнього порогу температури (OT) була відповідно скоригована і тепер починається зі 115°C. Що стосується напруги ізоляції, специфікацію було збільшено більш ніж на 500 В середньоквадратичного значення, з 1500 В середньоквадратичного значення для Super Mini DIPIM до 2000 В середньоквадратичного значення для SLIMDIP. Разом із компактнішими розмірами корпусу ці покращення зведені в Таблиці 1, яка показує розширені специфікації SLIMDIP.

Рисунок 4: Оцінювальна плата

Функції захисту:

Захист силового каскаду є важливим завданням IPM, і в секції керування як LVIC, так і HVIC використовується спеціальна схема, яка також включає функцію зсуву рівнів. Захист від зниженої напруги та захист від короткого замикання є стандартними функціями захисту, інтегрованими в модулі Transfer Mold IPM. Однак, як інновація, нещодавно розроблений SLIMDIP включає функцію теплового захисту під назвою «Захист від перегріву» та одночасно генерує точний сигнал, пропорційний температурі «VOT», що дозволяє вживати заходів, коли наближається тепловий ліміт, такий як поріг перегріву, щоб уникнути раптового вимкнення приводу.

Таблиця 1: Розширена специфікація SLIMDIP

Платформа оцінювання:

Функції та нові розширені функції SLIMDIP можна перевірити за допомогою розробленої оціночної плати. На фотографії показано оціночну платформу з використанням вхідного випрямляча, конденсаторів постійного струму, перетворювача постійного струму 15 В/5 В та ізольованої вхідної схеми для безпечного підключення до плати мікропроцесора.

На платі використовуються клемні колодки для підключення живлення, таких як вхід змінного струму, трифазний з'єднувач двигуна тощо, що дозволяє швидко підключати проводку до цієї оціночної плати. На стороні клем керування передбачено стандартний самоблокувальний роз'єм типу JST для безпечного підключення сигналів керування до оціночної плати.

Посилання

[1] С. Нода, К. Х. Хуссейн, С. Ямада, Г. Маджумдар, Т. Ямада, Е. Таль та Г. Деблед, «Новий надкомпактний інтелектуальний силовий модуль», у працях 1997 PCIM Europe, Нюрнберг, Німеччина, Power Conversion vol. 34, стор. 1-10.
[2] К. Сато, Т. Івагамі, Х. Кавафудзі, С. Шіракава, М. Хонсберг, Е. Таль: «Нова передавальна форма IPM 3A/600V з RC (зворотною провідністю) – IGBT», PCIM Europe 2006
[3] Х. Івамото, Е. Мотто, Дж. Аххаммер, М. Івасакі, М. Сео, Т. Івагамі, «Новий інтелектуальний силовий модуль для керування двигуном побутової техніки», 2000 PCIM Europe,
[4] М. Івасакі, Т. Івагамі, М. Фукунага, Х. Конг, Х. Кавафудзі, Г. Маджумдар, «Нова версія інтелектуального силового модуля для високопродуктивного керування двигуном», 2004 PCIM China,
[5] Т. Сасакі, Х. Такао, Т. Шікано, С. Фудзіта, Д. Накадзіма, Т. Шінохара, «Розробка високострумового силового модуля з високою стійкістю до циклів нагріву», 2004 ISPSD Кітакюсю,
[6] Х. Такахаші, А. Ямамото, С. Аоно, Т. Мінато, «1200 В зворотно-провідний IGBT», 2004 ISPSD Кітакюсю