"Come l'ultima generazione di Infineon'S IGBT la tecnologia piattaforma, IGBT7 è sempre stato motivo di preoccupazione per gli ingegneri in termini di confronto delle prestazioni con IGBT4. In questo documento, attraverso il test di FP35R12W2T4 e FP35R12W2T7 nello stesso servoazionamento della piattaforma, si ottiene il confronto della temperatura di giunzione di IGBT4 e IGBT7 nelle stesse condizioni di lavoro. I risultati sperimentali mostrano che la temperatura di giunzione dell'IGBT7 è inferiore a quella dell'IGBT4 nel test comparativo tra condizioni di carico continuo ad alta potenza e condizioni di carico del disco inerziale.
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Come l'ultima generazione di Infineon IGBT piattaforma tecnologica, IGBT7 è sempre stata una preoccupazione per gli ingegneri in termini di confronto delle prestazioni con IGBT4. In questo lavoro, attraverso il test di FP35R12W2T4 e FP35R12W2T7 nello stesso servoazionamento della piattaforma, si ottiene il confronto della temperatura di giunzione di IGBT4 e IGBT7 nelle stesse condizioni di lavoro. I risultati sperimentali mostrano che la temperatura di giunzione dell'IGBT7 è inferiore a quella dell'IGBT4 nel test di confronto tra condizioni di carico continuo ad alta potenza e condizioni di carico del disco inerziale.
Il sistema di servoazionamento ha una velocità di risposta elevata, multipli di sovraccarico elevati, miniaturizzazione e tendenze ad alta densità di potenza che impongono requisiti più severi ai dispositivi di potenza. Il prodotto di punta di Infineon IGBT7, con la sua caduta di tensione di conduzione ultra bassa, dv/dt controllabile e temperatura di giunzione di sovraccarico di 175°C, soddisfa perfettamente tutte le esigenze dei servoazionamenti. Infineon-Jingchuan-Maxim ha sviluppato congiuntamente una soluzione completa per servoazionamenti basata su IGBT7, che può aumentare significativamente la densità di potenza. Il chip dell'unità utilizza il trasformatore coreless di Infineon 1EDI20I12MH. A causa dell'esclusiva struttura della capacità dell'IGBT7, non è facile condurre una conduzione parassita, quindi è possibile utilizzare un unico progetto di alimentazione, che semplifica al massimo la progettazione dell'unità. L'MCU di controllo principale adotta XMC4700/4800 e il rilevamento della posizione del motore adotta TLE5109 per realizzare un controllo preciso della velocità e della posizione.
Prototipo di servoazionamento
Scheda di alimentazione del servoazionamento
Scheda di controllo del servoazionamento
Per confrontare le prestazioni di IGBT4 e IGBT7 nei servoazionamenti, abbiamo utilizzato due servoazionamenti sulla stessa piattaforma, dotati di FP35R12W2T4 e FP35R12W2T7 con lo stesso layout di PIN, alle stesse condizioni dv/dt (dv/dt=5600V/us ), eseguire il test.
Abbiamo progettato due tipici schemi di confronto delle condizioni di lavoro per confrontare la temperatura di giunzione di IGBT4 e IGBT7 nelle stesse condizioni di lavoro, che sono il test di confronto del carico pesante continuo e il test di confronto del carico di inerzia. La termocoppia è incorporata nel IGBT chip nel IGBT modulo da testare e la temperatura di giunzione del IGBT il chip può essere letto direttamente collegando la termocoppia allo strumento di acquisizione dati.
Test di confronto continuo per carichi pesanti
Per il caricamento vengono utilizzati due motori, il sistema motore in prova funziona in stato elettrico e il sistema motore di carico funziona in stato di generazione di energia;
I driver basati su IGBT4 e IGBT7 vengono utilizzati per pilotare il motore in prova e la frequenza di commutazione e la corrente/potenza di uscita dei due driver sono ogni volta le stesse;
Utilizzare un analizzatore di potenza per testare la potenza in ingresso e in uscita dell'unità e calcolare la perdita e l'efficienza dell'unità.
Piattaforma di test di confronto continuo di grandi carichi
La figura seguente è il confronto della temperatura di giunzione di IGBT4 e IGBT7 in condizioni di carico pesante continuo.
Da ciò si può vedere che la differenza di temperatura di giunzione tra IGBT7 e IGBT4 è di 17°C sotto il carico di una frequenza di commutazione di 8K per 13 minuti. All'aumentare del tempo di caricamento, la differenza di temperatura della giunzione è ancora in aumento.
Abbiamo anche confrontato l'aumento di temperatura di IGBT7 e IGBT4 con diverse frequenze di commutazione e la stessa potenza di uscita (5.8 KVA), come registrato nella figura seguente. L'asse orizzontale è la frequenza di commutazione del IGBT; l'asse verticale a sinistra è l'aumento di temperatura della temperatura NTC rispetto alla temperatura iniziale. L'asse verticale a destra è la differenza di aumento della temperatura tra IGBT4 e IGBT7. All'aumentare della frequenza di commutazione, l'aumento della temperatura NTC di IGBT7 e IGBT4 aumenta; a una frequenza di commutazione di 10K, l'aumento di temperatura dell'NTC dell'IGBT7 è inferiore di 19°C rispetto a quello dell'IGBT4. si può vedere. Poiché l'IGBT7 può funzionare a una temperatura di giunzione più elevata, può ottenere una maggiore potenza di uscita e raggiungere il power shifting.
Test di confronto del carico di inerzia
I due motori sono caricati rispettivamente con IGBT4 e IGBT7, i motori hanno lo stesso carico del disco inerziale, la velocità da 1500 rpm a -1500 rpm è 250 millisecondi e il tempo di funzionamento a velocità costante è 1.2s. In condizioni di funzionamento a velocità costante, la corrente di uscita di fase è inferiore a 0.5 A; pertanto, la potenza media in questa condizione di prova è relativamente piccola.
Le condizioni di dissipazione del calore del motore sono le stesse e la frequenza di commutazione è 8kHz.
Piattaforma per test di carico inerziale
Condizioni di prova di carico della piastra inerziale
La curva della temperatura di giunzione misurata è la seguente:
Si può notare che la temperatura di giunzione dell'IGBT7 è inferiore a quella dell'IGBT4 nelle condizioni operative di accelerazione e decelerazione con il disco inerziale. Dopo 13 minuti di funzionamento, l'aumento di temperatura del driver non ha ancora raggiunto lo stato di equilibrio e la differenza di temperatura di giunzione è di circa 7°C in questo momento.
Infine, facciamo un riassunto di questa parte del test:
A parità di potenza di uscita, la temperatura di giunzione del driver che utilizza IGBT7 viene notevolmente ridotta, consentendo di ridurre le dimensioni del dissipatore di calore, in modo da ridurre le dimensioni del driver;
Se vengono utilizzate le stesse condizioni di dissipazione del calore, IGBT7 può erogare più potenza e realizzare il power shift;
Inoltre, IGBT7 può funzionare a una temperatura di giunzione più elevata, quindi può erogare più potenza.
I Link: BSM400GA120DN2 2MBI150NC-060