"Als de nieuwste generatie van Infineon's IGBT technologie platform. IGBT7 is altijd een zorg geweest voor ingenieurs als het gaat om prestatievergelijking met IGBT4. In dit artikel wordt door de test van FP35R12W2T4 en FP35R12W2T7 in dezelfde platformservoaandrijving de vergelijking van de junctietemperatuur van IGBT4 en IGBT7 onder dezelfde werkomstandigheden verkregen. De experimentele resultaten laten zien dat de junctietemperatuur van IGBT7 lager is dan die van IGBT4 in de vergelijkingstest tussen continue belastingsomstandigheden met hoog vermogen en belastingsomstandigheden met traagheidsschijven.
"
Als de nieuwste generatie Infineon's IGBT technologieplatform, is IGBT7 altijd een zorg geweest voor ingenieurs in termen van prestatievergelijking met IGBT4. In dit artikel wordt door de test van FP35R12W2T4 en FP35R12W2T7 in dezelfde platformservoaandrijving de junctietemperatuurvergelijking van IGBT4 en IGBT7 onder dezelfde werkomstandigheden verkregen. De experimentele resultaten laten zien dat de junctietemperatuur van IGBT7 lager is dan die van IGBT4 in de vergelijkingstest tussen continue hoogvermogenbelastingsomstandigheden en traagheidsschijfbelastingsomstandigheden.
Het servoaandrijfsysteem heeft een hoge reactiesnelheid, hoge overbelastingsveelvouden, miniaturisatie en hoge vermogensdichtheidstrends die strengere eisen stellen aan stroomapparatuur. Infineon's sterproduct IGBT7, met zijn ultralage geleidingsspanningsval, regelbare dv/dt en 175°C overbelastingsjunctietemperatuur, voldoet perfect aan alle behoeften van servoaandrijvingen. Infineon-Jingchuan-Maxim heeft samen een complete oplossing voor servoaandrijving ontwikkeld op basis van IGBT7, die de vermogensdichtheid aanzienlijk kan verhogen. De aandrijfchip maakt gebruik van de kernloze transformator 1EDI20I12MH van Infineon. Vanwege de unieke capaciteitsstructuur van IGBT7 is het niet eenvoudig om parasitaire geleiding uit te voeren, dus kan een enkel voedingsontwerp worden gebruikt, wat het ontwerp van de aandrijving grotendeels vereenvoudigt. De hoofdbesturing MCU gebruikt XMC4700/4800 en de motorpositiedetectie gebruikt TLE5109 om een nauwkeurige regeling van snelheid en positie te realiseren.
Prototype servoaandrijving
Voedingskaart servoaandrijving
Besturingskaart servoaandrijving
Om de prestaties van IGBT4 en IGBT7 in servoaandrijvingen te vergelijken, gebruikten we twee servoaandrijvingen op hetzelfde platform, uitgerust met FP35R12W2T4 en FP35R12W2T7 met dezelfde PIN-layout, onder dezelfde dv/dt-omstandigheden (dv/dt=5600V/us ), voer testen uit.
We hebben twee typische vergelijkingsschema's voor de werkomstandigheden ontworpen om de junctietemperatuur van IGBT4 en IGBT7 onder dezelfde werkomstandigheden te vergelijken, namelijk de continue vergelijkingstest voor zware belasting en de vergelijkingstest voor traagheidsbelasting. Het thermokoppel is ingebed in de IGBT chip in de IGBT module te testen, en de junctietemperatuur van de IGBT chip kan direct worden gelezen door het thermokoppel aan te sluiten op het data-acquisitie-instrument.
Continue vergelijkingstest voor zware belasting
Er worden twee motoren gebruikt voor het laden, het te testen motorsysteem werkt in elektrische toestand en het belastingsmotorsysteem werkt in de staat van stroomopwekking;
De stuurprogramma's op basis van IGBT4 en IGBT7 worden gebruikt om de te testen motor aan te drijven, en de schakelfrequentie en uitgangsstroom/vermogen van de twee stuurprogramma's zijn elke keer hetzelfde;
Gebruik een vermogensanalyser om het ingangs- en uitgangsvermogen van de omvormer te testen en het verlies en de efficiëntie van de omvormer te berekenen.
Continu testplatform voor grote belastingvergelijking
De onderstaande afbeelding is de junctietemperatuurvergelijking van IGBT4 en IGBT7 onder continue zware belasting.
Hieruit blijkt dat het junctietemperatuurverschil tussen IGBT7 en IGBT4 17°C is onder belasting van 8K schakelfrequentie gedurende 13 minuten. Naarmate de laadtijd toeneemt, neemt het temperatuurverschil op de knooppunten nog steeds toe.
We hebben ook de temperatuurstijging van IGBT7 en IGBT4 vergeleken onder verschillende schakelfrequenties en hetzelfde uitgangsvermogen (5.8KVA), zoals weergegeven in de volgende afbeelding. De horizontale as is de schakelfrequentie van de IGBT; de verticale as aan de linkerkant is de temperatuurstijging van de NTC-temperatuur vergeleken met de begintemperatuur. De verticale as aan de rechterkant is het temperatuurstijgingsverschil tussen IGBT4 en IGBT7. Naarmate de schakelfrequentie toeneemt, wordt de NTC-temperatuurstijging van IGBT7 en IGBT4 groter; bij een schakelfrequentie van 10K is de NTC-temperatuurstijging van IGBT7 19°C lager dan die van IGBT4. kan gezien worden. Omdat IGBT7 bij een hogere junctietemperatuur kan werken, kan het een groter uitgangsvermogen bereiken en vermogensverschuiving realiseren.
Vergelijkingstest voor traagheidsbelasting
De twee motoren zijn respectievelijk geladen met IGBT4 en IGBT7, de motoren hebben dezelfde traagheidsschijfbelasting, de snelheid van 1500 tpm tot -1500 tpm is 250 milliseconden en de looptijd met constante snelheid is 1.2 s. Onder bedrijfsomstandigheden met constante snelheid is de fase-uitgangsstroom minder dan 0.5 A; daarom is het gemiddelde vermogen in deze testconditie relatief klein.
De warmteafvoercondities van de motor zijn hetzelfde en de schakelfrequentie is 8 kHz.
Testplatform voor traagheidsbelasting
Testomstandigheden voor traagheidsplaatbelasting
De gemeten junctietemperatuurcurve is als volgt:
Het kan worden gezien dat de junctietemperatuur van IGBT7 lager is dan die van IGBT4 onder de versnellings- en vertragingsbedrijfsomstandigheden met de traagheidsschijf. Na 13 minuten gebruik heeft de temperatuurstijging van de bestuurder de evenwichtstoestand nog niet bereikt en het junctietemperatuurverschil is op dit moment ongeveer 7°C.
Tot slot maken we een samenvatting van dit onderdeel van de test:
Met hetzelfde uitgangsvermogen wordt de junctietemperatuur van de driver die IGBT7 gebruikt aanzienlijk verlaagd, waardoor de grootte van het koellichaam kan worden verkleind, zodat de grootte van de driver kan worden verkleind;
Als dezelfde warmteafvoercondities worden gebruikt, kan IGBT7 meer vermogen leveren en powershift realiseren;
Bovendien kan IGBT7 werken bij een hogere junctietemperatuur, zodat het meer vermogen kan leveren.
De connecties: BSM400GA120DN2 2MBI150NC-060