"최신 세대로 인피니언의 IGBT technology 플랫폼 IGBT7은 IGBT4와의 성능 비교 측면에서 항상 엔지니어의 관심사였습니다. 본 논문에서는 동일한 플랫폼 서보 드라이브에서 FP35R12W2T4 및 FP35R12W2T7의 테스트를 통해 동일한 작동 조건에서 IGBT4와 IGBT7의 접합 온도 비교를 얻었습니다. 실험 결과, 연속 고전력 부하 조건과 관성 디스크 부하 조건 간의 비교 테스트에서 IGBT7의 접합 온도가 IGBT4의 접합 온도보다 낮은 것으로 나타났습니다.
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Infineon의 최신 세대로서 IGBT 기술 플랫폼인 IGBT7은 IGBT4와 성능 비교 측면에서 항상 엔지니어의 관심사였습니다. 이 논문에서는 동일한 플랫폼 서보 드라이브에서 FP35R12W2T4 및 FP35R12W2T7의 테스트를 통해 동일한 작업 조건에서 IGBT4와 IGBT7의 접합 온도 비교를 얻었습니다. 실험 결과 연속 고전력 부하 조건과 디스크 관성 부하 조건 간의 비교 테스트에서 IGBT7의 접합 온도가 IGBT4보다 낮은 것으로 나타났습니다.
서보 드라이브 시스템은 빠른 응답 속도, 높은 과부하 배수, 소형화 및 높은 전력 밀도 추세로 인해 전력 장치에 대한 요구 사항이 더욱 엄격해집니다. 매우 낮은 전도 전압 강하, 제어 가능한 dv/dt 및 7°C 과부하 접합 온도를 갖춘 Infineon의 주요 제품 IGBT175은 서보 드라이브의 모든 요구 사항을 완벽하게 충족합니다. Infineon-Jingchuan-Maxim은 IGBT7을 기반으로 하는 완전한 서보 드라이브 솔루션을 공동으로 개발하여 전력 밀도를 크게 높일 수 있습니다. 드라이브 칩은 Infineon의 코어리스 변압기 1EDI20I12MH를 사용합니다. IGBT7의 고유한 정전 용량 구조로 인해 기생 전도를 수행하기가 쉽지 않으므로 단일 전원 공급 장치 설계를 사용할 수 있으므로 드라이브 설계를 최대한 단순화할 수 있습니다. 주 제어 MCU는 XMC4700/4800을 채택하고 모터 위치 감지는 TLE5109를 채택하여 속도와 위치의 정밀한 제어를 실현합니다.
서보 드라이브 프로토타입
서보 드라이브 전원 보드
서보 드라이브 제어 보드
서보 드라이브에서 IGBT4 및 IGBT7의 성능을 비교하기 위해 동일한 dv/dt 조건(dv/dt=35V/us ), 테스트를 수행합니다.
동일한 작업 조건에서 IGBT4와 IGBT7의 접합 온도를 비교하기 위해 두 가지 일반적인 작업 조건 비교 방식을 설계했습니다. 연속 중부하 비교 테스트와 관성 부하 비교 테스트입니다. 열전대는 내장되어 있습니다. IGBT 칩에 IGBT 모듈 테스트할 접점 온도와 IGBT 열전쌍을 데이터 수집 장비에 연결하여 칩을 직접 읽을 수 있습니다.
지속적인 고하중 비교 테스트
두 개의 모터가 부하에 사용되며 테스트 중인 모터 시스템은 전기 상태에서 작동하고 부하 모터 시스템은 발전 상태에서 작동합니다.
IGBT4 및 IGBT7 기반 드라이버는 테스트 중인 모터를 구동하는 데 사용되며 두 드라이버의 스위칭 주파수와 출력 전류/전력은 매번 동일합니다.
전력 분석기를 사용하여 드라이브의 입력 전력 및 출력 전력을 테스트하고 드라이브의 손실 및 효율성을 계산합니다.
지속적인 대용량 부하 비교 테스트 플랫폼
아래 그림은 지속적인 고부하 조건에서 IGBT4와 IGBT7의 접합 온도 비교입니다.
이를 통해 IGBT7과 IGBT4 사이의 접합 온도 차이는 17분 동안 8K 스위칭 주파수 부하에서 13°C임을 알 수 있습니다. 로딩 시간이 증가함에 따라 접합 온도 차이는 여전히 증가하고 있습니다.
또한 다음 그림에 기록된 것처럼 서로 다른 스위칭 주파수와 동일한 출력 전력(7KVA)에서 IGBT4 및 IGBT5.8의 온도 상승을 비교했습니다. 가로축은 스위칭 주파수입니다. IGBT; 왼쪽의 세로축은 초기 온도 대비 NTC 온도의 온도 상승입니다. 오른쪽 세로축은 IGBT4와 IGBT7의 온도 상승 차이입니다. 스위칭 주파수가 증가함에 따라 IGBT7 및 IGBT4의 NTC 온도 상승이 더 커집니다. 10K 스위칭 주파수에서 IGBT7의 NTC 온도 상승은 IGBT19보다 4°C 낮습니다. 볼 수 있습니다. IGBT7은 더 높은 접합 온도에서 작동할 수 있기 때문에 더 큰 출력 전력을 달성하고 전력 이동을 달성할 수 있습니다.
관성 부하 비교 시험
두 모터에는 각각 IGBT4 및 IGBT7이 로드되고 모터는 동일한 관성 디스크 로드를 가지며 1500rpm에서 -1500rpm까지의 속도는 250밀리초이고 정상 속도 실행 시간은 1.2초입니다. 정상 속도 작동 조건에서 위상 출력 전류는 0.5A 미만입니다. 따라서 이 테스트 조건의 평균 검정력은 상대적으로 작습니다.
모터의 방열 조건은 동일하며 스위칭 주파수는 8kHz입니다.
관성 부하 테스트 플랫폼
관성 플레이트 하중 테스트 조건
측정된 접합 온도 곡선은 다음과 같습니다.
IGBT7의 접합 온도는 관성 디스크가 있는 가감속 작동 조건에서 IGBT4의 접합 온도보다 낮음을 알 수 있습니다. 13분의 작동 후 드라이버의 온도 상승은 아직 평형 상태에 도달하지 않았으며 이때 접합 온도 차이는 약 7°C입니다.
마지막으로 테스트의 이 부분을 요약합니다.
동일한 출력 전력으로 IGBT7을 사용하는 드라이버의 접합 온도가 크게 감소하여 방열판 크기를 줄일 수 있으므로 드라이버 크기를 줄일 수 있습니다.
동일한 방열 조건이 사용되면 IGBT7은 더 많은 전력을 출력하고 전력 이동을 실현할 수 있습니다.
또한 IGBT7은 더 높은 접합 온도에서 작동할 수 있으므로 더 많은 전력을 출력할 수 있습니다.