"Als neueste Generation von Infineon IGBT Technologie Plattform, IGBT7 war für Ingenieure schon immer ein Problem im Hinblick auf den Leistungsvergleich mit IGBT4. In diesem Artikel wird durch den Test von FP35R12W2T4 und FP35R12W2T7 im Servoantrieb derselben Plattform ein Vergleich der Sperrschichttemperatur von IGBT4 und IGBT7 unter denselben Arbeitsbedingungen erzielt. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die Sperrschichttemperatur von IGBT7 im Vergleichstest zwischen kontinuierlichen Hochleistungslastbedingungen und Trägheitsscheibenlastbedingungen niedriger ist als die von IGBT4.
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Als neueste Generation der Infineon IGBT Technologieplattform war IGBT7 schon immer ein Anliegen von Ingenieuren im Hinblick auf den Leistungsvergleich mit IGBT4. In diesem Dokument wird durch den Test von FP35R12W2T4 und FP35R12W2T7 in demselben Plattform-Servoantrieb der Vergleich der Sperrschichttemperatur von IGBT4 und IGBT7 unter denselben Arbeitsbedingungen erhalten. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die Sperrschichttemperatur von IGBT7 niedriger ist als die von IGBT4 im Vergleichstest zwischen Dauerlastbedingungen mit hoher Leistung und Lastbedingungen mit Trägheitsscheibe.
Das Servoantriebssystem zeichnet sich durch eine schnelle Reaktionsgeschwindigkeit, hohe Überlast-Vielfache, Miniaturisierung und hohe Leistungsdichte-Trends aus, die strengere Anforderungen an Leistungsgeräte stellen. Das Starprodukt IGBT7 von Infineon erfüllt mit seinem extrem niedrigen Leitungsspannungsabfall, regelbarem dv/dt und 175°C Überlast-Sperrschichttemperatur alle Anforderungen von Servoantrieben perfekt. Infineon-Jingchuan-Maxim hat gemeinsam eine Komplettlösung für Servoantriebe auf Basis von IGBT7 entwickelt, die die Leistungsdichte deutlich erhöhen kann. Der Antriebschip verwendet den kernlosen Transformator 1EDI20I12MH von Infineon. Aufgrund der einzigartigen Kapazitätsstruktur von IGBT7 ist es nicht einfach, parasitäre Leitung zu leiten, sodass ein einzelnes Netzteildesign verwendet werden kann, was das Antriebsdesign weitestgehend vereinfacht. Die Hauptsteuerungs-MCU verwendet XMC4700/4800, und die Motorpositionserkennung verwendet TLE5109, um eine präzise Steuerung von Geschwindigkeit und Position zu realisieren.
Prototyp des Servoantriebs
Leistungsplatine des Servoantriebs
Steuerplatine für Servoantrieb
Um die Leistung von IGBT4 und IGBT7 in Servoantrieben zu vergleichen, haben wir zwei Servoantriebe auf derselben Plattform verwendet, ausgestattet mit FP35R12W2T4 und FP35R12W2T7 mit demselben PIN-Layout, unter denselben dv/dt-Bedingungen (dv/dt=5600V/us .). ) , testen.
Wir haben zwei typische Vergleichsschemata für Arbeitsbedingungen entwickelt, um die Sperrschichttemperatur von IGBT4 und IGBT7 unter denselben Arbeitsbedingungen zu vergleichen: den Vergleichstest für kontinuierliche Schwerlast und den Vergleichstest für Trägheitslast. Das Thermoelement ist darin eingebettet IGBT Chip im IGBT Modulen getestet werden soll, und die Sperrschichttemperatur des IGBT Der Chip kann direkt ausgelesen werden, indem das Thermoelement an das Datenerfassungsgerät angeschlossen wird.
Kontinuierlicher Schwerlast-Vergleichstest
Zum Laden werden zwei Motoren verwendet, das zu testende Motorsystem arbeitet im elektrischen Zustand und das Lastmotorsystem arbeitet im Stromerzeugungszustand;
Die auf IGBT4 und IGBT7 basierenden Treiber werden verwendet, um den zu testenden Motor anzutreiben, und die Schaltfrequenz und der Ausgangsstrom/die Ausgangsleistung der beiden Treiber sind jedes Mal gleich;
Verwenden Sie einen Leistungsanalysator, um die Eingangs- und Ausgangsleistung des Frequenzumrichters zu testen und den Verlust und die Effizienz des Frequenzumrichters zu berechnen.
Kontinuierliche Großlast-Vergleichstestplattform
Die folgende Abbildung zeigt den Vergleich der Sperrschichttemperatur von IGBT4 und IGBT7 unter Dauerbelastungsbedingungen.
Daraus ist ersichtlich, dass die Sperrschichttemperaturdifferenz zwischen IGBT7 und IGBT4 unter der Last von 17K Schaltfrequenz für 8 Minuten 13°C beträgt. Mit zunehmender Ladezeit nimmt die Sperrschichttemperaturdifferenz immer noch zu.
Wir haben auch den Temperaturanstieg von IGBT7 und IGBT4 bei unterschiedlichen Schaltfrequenzen und derselben Ausgangsleistung (5.8 kVA) verglichen, wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Die horizontale Achse ist die Schaltfrequenz des IGBT; Die vertikale Achse links ist der Temperaturanstieg der NTC-Temperatur im Vergleich zur Anfangstemperatur. Die vertikale Achse rechts ist die Temperaturanstiegsdifferenz zwischen IGBT4 und IGBT7. Mit zunehmender Schaltfrequenz wird der NTC-Temperaturanstieg von IGBT7 und IGBT4 größer; Bei einer Schaltfrequenz von 10 K ist der NTC-Temperaturanstieg von IGBT7 um 19 °C geringer als der von IGBT4. kann gesehen werden. Da der IGBT7 bei einer höheren Sperrschichttemperatur arbeiten kann, kann er eine höhere Ausgangsleistung erzielen und eine Leistungsverschiebung ermöglichen.
Trägheitslast-Vergleichstest
Die beiden Motoren sind mit IGBT4 bzw. IGBT7 belastet, die Motoren haben die gleiche Trägheitsscheibenlast, die Drehzahl von 1500 U/min bis -1500 U/min beträgt 250 Millisekunden und die Dauerlaufzeit beträgt 1.2s. Unter Betriebsbedingungen mit konstanter Drehzahl beträgt der Phasenausgangsstrom weniger als 0.5 A; daher ist die durchschnittliche Leistung unter dieser Testbedingung relativ klein.
Die Bedingungen für die Wärmeableitung des Motors sind die gleichen und die Schaltfrequenz beträgt 8 kHz.
Trägheitslasttestplattform
Testbedingungen für die Trägheitsplattenbelastung
Die gemessene Sperrschichttemperaturkurve sieht wie folgt aus:
Es ist ersichtlich, dass die Sperrschichttemperatur von IGBT7 niedriger ist als die von IGBT4 unter den Beschleunigungs- und Verzögerungsbetriebsbedingungen mit der Trägheitsscheibe. Nach 13 Minuten Betrieb hat der Temperaturanstieg des Treibers noch nicht den Gleichgewichtszustand erreicht und die Sperrschichttemperaturdifferenz beträgt zu diesem Zeitpunkt etwa 7 °C.
Abschließend fassen wir diesen Teil des Tests zusammen:
Bei gleicher Ausgangsleistung wird die Sperrschichttemperatur des Treibers, der IGBT7 verwendet, erheblich reduziert, wodurch die Größe des Kühlkörpers verringert werden kann, sodass die Größe des Treibers reduziert werden kann;
Wenn die gleichen Wärmeableitungsbedingungen verwendet werden, kann IGBT7 mehr Leistung abgeben und eine Leistungsverschiebung realisieren;
Darüber hinaus kann IGBT7 bei einer höheren Sperrschichttemperatur arbeiten, sodass mehr Leistung abgegeben werden kann.
Die Links: BSM400GA120DN2 2MBI150NC-060