Mitsubishi PS11016 IPM: סקירה טכנית של בקרת מנוע משולבת
מודול כוח חכם של מיצובישי PS11016 600V/30A DIP
מבוא ודגשים מרכזיים
ה-Mitsubishi PS11016 הוא מודול הספק חכם (IPM) ספציפי ליישום משולב ביותר, המאחד גשר ממיר IGBT תלת פאזי שלם, מעגל בלימה דינמי ומעגל הנעה והגנה אופטימליים לחבילה שטוחה וקומפקטית אחת. רמת אינטגרציה זו מספקת פתרון חזק לפישוט תכנון יישומי בקרת מנועים עד 2.2 קילוואט, תוך הפחתה משמעותית של מורכבות המעגל המודפס ומשפרת את אמינות המערכת הכוללת. הוא עונה על הצורך ההנדסי הקריטי בשלב הספק חוסך מקום מבלי להתפשר על תכונות הגנה.
- מפרטי ליבה: 600V | 30A | תלת פאזי + IGBT עם בלם
- יתרונות עיקריים: מפחית את ספירת הרכיבים בעזרת דרייברים משולבים של שער ודיודות אתחול; משפר את בטיחות המערכת עם הגנות מובנות מפני קצר חשמלי, תת-מתח וטמפרטורת יתר.
הורד את גיליון הנתונים הרשמי של PS11016 (PDF)
ניתוח טכני: אינטגרציה כמאיץ עיצוב
הערך ההנדסי העיקרי של ה-PS11016 הוא עיצוב המערכת-בחבילה שלו. על ידי אריזה משותפת של מתגי ההספק (IGBTs ו-FWDs) עם מעגלים משולבים ייעודיים למתח גבוה ולמתח נמוך (HVIC/LVIC) עבור הנעת שער, המודול מבטל תקורה משמעותית בתכנון. שילוב זה מסיר את הצורך ברכיבי הנעיית שער חיצוניים ובמעגלים מורכבים להסטת רמות מתח גבוה. הכללת דיודות bootstrap מייעלת עוד יותר את ארכיטקטורת ההספק, ומאפשרת להניע את ה-IGBTs בצד הגבוה מספק כוח בקרה יחיד, תכונה קריטית להפחתת טביעת הרגל של המעגל המודפס ועלות ה-BOM בתכנונים כמו אלה שנמצאים ב- אוטומציה מודרנית של מפעלים.
חבילת ההגנה המקיפה והמובנית היא אבן יסוד נוספת בתכנון שלה. המודול מספק הגנה מפני קצר חשמלי (SC) עבור IGBT בצד P וגם בצד N, נעילת מתח נמוך (UV) עבור אספקת הבקרה והגנה מפני טמפרטורת יתר (OT) של המערכת. חשבו על זה כמפקח בטיחות משולב עבור שלב ההספק. הוא מנטר כל הזמן מצבים מסוכנים ויכול להפעיל אות פלט תקלה (FO) למיקרו-בקר של המערכת, מה שמאפשר כיבוי מסודר לפני תקלה קטסטרופלית. רמה זו של הגנה משולבת הוא בסיסי לבניית מערכות אמינות.
תרחישי יישומים אופטימליים
מערך התכונות של ה-PS11016 הופך אותו למתאים בדיוק למספר יישומים ספציפיים:
- מזגנים ומכשירי חשמל ביתיים: העיצוב הקומפקטי בעל המארז היחיד אידיאלי עבור מארזים מוגבלים במקום של מוצרי צריכה, בעוד שההגנה המשולבת מפני טמפרטורת יתר מבטיחה בטיחות תפעולית במהלך מחזורי עבודה ארוכים.
- ממירים קטנים לשימוש כללי: עבור מנועי AC עד 2.2 קילוואט, המודול מספק שלב הספק מלא ומוגן, מה שמפשט את התכנון של כונני תדר משתנה (VFD).
- כונני סרוו: דרייברים פנימיים ממוטבים של השער מבטיחים מיתוג מבוקר של ה-IGBTs, שהוא קריטי להשגת בקרת תנועה מדויקת הנדרשת ביישומי סרוו.
- בקרת מנוע עם בלימה רגנרטיבית: הכללת מעגל בלימה ייעודי IGBT מאפשרת ניהול יעיל של אנרגיה המוחזרת מהמנוע במהלך האטה, דרישה נפוצה בבקרת תנועה תעשייתית.
השילוב של צפיפות הספק, בקרה משולבת והגנה מקיפה הופך אותו לפתרון אופטימלי עבור מנועים קומפקטיים הדורשים אמינות תפעולית גבוהה.
פרמטרים מרכזיים של המפרט עבור ה-PS11016
| פרמטר | ערך | תנאים |
|---|---|---|
| דירוגים מקסימליים מוחלטים (Tj = 25°C אלא אם כן צוין אחרת) | ||
| מתח קולט-פולט (VCES) | 600V | - |
| אספן זרם (IC) | 30A | - |
| פיזור כוח אספן (Pc) | 89W | TC = 25°C, לכל IGBT |
| טמפרטורת צומת (Tj) | C ° -20 כדי + 150 ° C | - |
| מתח בידוד (Viso) | 2500Vrms | AC 60Hz, סינוסואידלי |
| מאפיינים חשמליים (Tj = 25°C, VCC = 15V) | ||
| מתח רוויה אספן-פולט (VCE(שבת)) | 2.2V (אופייני) / 2.7V (מקסימום) | מעגל משולב = 30A |
| רמת הפעלה של הגנה מפני קצר חשמלי (SC) | 45A (טיפוסי) | VCC=15V, Tj=125°C |
| הגנה מפני תת-מתח אספקת בקרה (UV) | 12.5V (ניתוק) / 13.0V (איפוס) | - |
| הגנה מפני טמפרטורת יתר (OT) | 125°C (טיול) | - |
| מאפיינים תרמיים | ||
| התנגדות תרמית (Rth(jc)) | 1.4°C/W (מקסימום) | צומת למארז, IGBT ממיר |
הערה: הפרמטרים המפורטים הם נקודות סיכום. על המהנדסים לעיין בגיליון הנתונים הרשמי של PS11016 לקבלת מפרטים מלאים והערות יישום.
שאלות נפוצות של מהנדסים
- 1. כיצד ניתן לתכנן ממיר תלת פאזי קומפקטי באמצעות ה-PS11016?
- האינטגרציה הגבוהה של ה-PS11016 היא המפתח. מכיוון שמפעילי השער, מעגלי האתחול ולוגיקת ההגנה הם פנימיים, ניתן להפחית משמעותית את שטח המעגל המודפס הנדרש בדרך כלל עבור פונקציות אלו. עיין במעגל היישום בגיליון הנתונים, ודא מסלולים קצרים ורחבים עבור נתיבי ההספק העיקריים והנח קבלי מעקף וקבלי אתחול קרוב ככל האפשר לפיני המודול כדי למזער את ההשראות.
- 2. מהם שיקולי התכנון התרמי עבור מודול זה?
- למודול יש התנגדות תרמית מקסימלית בין צומת למארז (Rth(jc)) של 1.4°C/W עבור IGBT ממיר. נדרש גוף קירור לניהול תרמי תקין. חשב את פיזור ההספק הכולל בהתבסס על תדר המיתוג וזרם העומס של היישום שלך, לאחר מכן בחר גוף קירור עם התנגדות תרמית מתאימה (Rth(cf) + Rth(fa)) כדי לשמור על טמפרטורת הצומת המקסימלית מתחת לגבול של 150°C שצוין בגיליון הנתונים.
- 3. כיצד המודול מאותת על מצב תקלה?
- ה-PS11016 מספק פיני פלט תקלה (FO) ייעודיים. במקרה של קצר חשמלי, מתח נמוך או טמפרטורה גבוהה, פין ה-FO המתאים יופעל על מתח נמוך. ניתן לחבר את האות הנמוך הפעיל הזה ישירות לפין הפסיקה של המיקרו-בקר כדי להפעיל הליך כיבוי מערכת מיידי ובטוח בתוכנת הבקרה.
מאפשרים תכנון הספק אמין וקומפקטי
דגם Mitsubishi PS11016 מספק פתרון שלם לשלבי הספק, המאפשר למהנדסים לפתח מערכות בקרת מנוע קומפקטיות, אמינות וחסכוניות יותר. על ידי שילוב פונקציות ההנעה וההגנה הקריטיות ביותר בחבילה אחת ויעילה מבחינה תרמית, הוא מייעל את תהליך התכנון, מאפשר מחזורי פיתוח מהירים יותר וכתוצאה מכך מוצר סופי חזק יותר. לקריאה נוספת על טכנולוגיות מודולי הספק, חקור את ההבדלים בין... גישת PIM לעומת גישת IGBT בדידת.