"Como a última geração de Infineon'S IGBT tecnologia plataforma, IGBT7 sempre foi uma preocupação dos engenheiros em termos de comparação de desempenho com o IGBT4. Neste artigo, através do teste de FP35R12W2T4 e FP35R12W2T7 na mesma plataforma servo acionamento, é obtida a comparação da temperatura de junção de IGBT4 e IGBT7 nas mesmas condições de trabalho. Os resultados experimentais mostram que a temperatura de junção do IGBT7 é inferior à do IGBT4 no teste de comparação entre condições de carga contínua de alta potência e condições de carga de disco de inércia.
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Como a última geração de Infineon's IGBT plataforma de tecnologia, o IGBT7 sempre foi uma preocupação dos engenheiros em termos de comparação de desempenho com o IGBT4. Neste trabalho, por meio do teste de FP35R12W2T4 e FP35R12W2T7 no mesmo servoacionamento da plataforma, é obtida a comparação da temperatura de junção do IGBT4 e IGBT7 nas mesmas condições de trabalho. Os resultados experimentais mostram que a temperatura de junção do IGBT7 é inferior à do IGBT4 no teste de comparação entre as condições de carga contínua de alta potência e as condições de carga do disco de inércia.
O sistema de servo acionamento tem velocidade de resposta rápida, múltiplos de alta sobrecarga, miniaturização e tendências de alta densidade de energia que impõem requisitos mais rigorosos aos dispositivos de energia. O produto estrela IGBT7 da Infineon, com sua queda de tensão de condução ultrabaixa, dv / dt controlável e temperatura de junção de sobrecarga de 175 ° C, atende perfeitamente todas as necessidades de servo drives. A Infineon-Jingchuan-Maxim desenvolveu em conjunto uma solução completa para servo drives com base em IGBT7, que pode aumentar significativamente a densidade de potência. O chip da unidade usa o transformador sem núcleo 1EDI20I12MH da Infineon. Devido à estrutura única de capacitância do IGBT7, não é fácil conduzir a condução parasita, portanto, um único projeto de fonte de alimentação pode ser usado, o que simplifica ao máximo o projeto do inversor. O controle principal MCU adota XMC4700 / 4800, e a detecção de posição do motor adota TLE5109 para realizar o controle preciso de velocidade e posição.
Protótipo de servo drive
Placa de força do servo drive
Placa de controle do servo drive
Para comparar o desempenho de IGBT4 e IGBT7 em servo drives, usamos dois servo drives na mesma plataforma, equipados com FP35R12W2T4 e FP35R12W2T7 com o mesmo layout de PIN, nas mesmas condições dv / dt (dv / dt = 5600V / us ), realizar testes.
Projetamos dois esquemas típicos de comparação de condições de trabalho para comparar a temperatura da junção de IGBT4 e IGBT7 sob a mesma condição de trabalho, que são o teste de comparação de carga pesada contínua e o teste de comparação de carga de inércia. O termopar está embutido no IGBT chip no IGBT módulo a ser testado, e a temperatura da junção do IGBT o chip pode ser lido diretamente conectando o termopar ao instrumento de aquisição de dados.
Teste de comparação de carga pesada contínua
Dois motores são usados para carregamento, o sistema do motor sob teste está funcionando no estado elétrico e o sistema do motor de carga está funcionando no estado de geração de energia;
Os drivers baseados em IGBT4 e IGBT7 são usados para acionar o motor em teste, e a frequência de chaveamento e a corrente / potência de saída dos dois drivers são sempre iguais;
Use um analisador de potência para testar a potência de entrada e a potência de saída do inversor e calcular a perda e a eficiência do inversor.
Plataforma de teste de comparação de grande carga contínua
A figura abaixo é a comparação da temperatura da junção de IGBT4 e IGBT7 sob condições de carga pesada contínua.
Pode ser visto a partir disso que a diferença de temperatura da junção entre IGBT7 e IGBT4 é de 17 ° C sob a carga de frequência de chaveamento de 8K por 13 minutos. À medida que o tempo de carregamento aumenta, a diferença de temperatura da junção ainda está aumentando.
Também comparamos o aumento de temperatura do IGBT7 e IGBT4 sob diferentes frequências de chaveamento e a mesma potência de saída (5.8KVA), conforme registrado na figura a seguir. O eixo horizontal é a frequência de comutação do IGBT; o eixo vertical à esquerda é o aumento da temperatura do NTC em comparação com a temperatura inicial. O eixo vertical à direita é a diferença de aumento de temperatura entre IGBT4 e IGBT7. À medida que a frequência de comutação aumenta, o aumento da temperatura NTC do IGBT7 e IGBT4 torna-se maior; na frequência de comutação de 10K, o aumento da temperatura NTC do IGBT7 é 19°C menor que o do IGBT4. pode ser visto. Como o IGBT7 pode funcionar em uma temperatura de junção mais alta, ele pode atingir maior potência de saída e mudança de potência.
Teste de comparação de carga de inércia
Os dois motores são carregados com IGBT4 e IGBT7 respectivamente, os motores têm a mesma carga de disco de inércia, a velocidade de 1500 rpm a -1500 rpm é de 250 milissegundos e o tempo de operação em velocidade constante é de 1.2s. Em condições de operação de velocidade constante, a corrente de saída de fase é inferior a 0.5 A; portanto, a potência média nesta condição de teste é relativamente pequena.
As condições de dissipação de calor do motor são as mesmas e a frequência de chaveamento é 8kHz.
Plataforma de teste de carga de inércia
Condições de teste de carga da placa de inércia
A curva de temperatura de junção medida é a seguinte:
Pode-se observar que a temperatura de junção do IGBT7 é menor que a do IGBT4 nas condições de operação de aceleração e desaceleração com o disco de inércia. Após 13 minutos de operação, o aumento de temperatura do driver ainda não atingiu o estado de equilíbrio e a diferença de temperatura da junção é de cerca de 7 ° C neste momento.
Finalmente, fazemos um resumo desta parte do teste:
Com a mesma potência de saída, a temperatura de junção do driver em IGBT7 é reduzida significativamente, permitindo que o tamanho do dissipador seja reduzido, de forma que o tamanho do driver possa ser reduzido;
Se as mesmas condições de dissipação de calor forem usadas, o IGBT7 pode produzir mais energia e realizar a mudança de energia;
Além disso, o IGBT7 pode funcionar em uma temperatura de junção mais alta, de modo que pode produzir mais potência.
Os links: BSM400GA120DN2 2MBI150NC-060