Как последнее поколение InfineonАвтора IGBT technology платформы, IGBT7 всегда вызывал беспокойство у инженеров с точки зрения сравнения производительности с IGBT4. В этой статье посредством испытания FP35R12W2T4 и FP35R12W2T7 на одной и той же платформе сервопривода получено сравнение температуры перехода IGBT4 и IGBT7 в одинаковых рабочих условиях. Результаты экспериментов показывают, что температура перехода IGBT7 ниже, чем у IGBT4, в сравнительном тесте между условиями непрерывной нагрузки высокой мощности и условиями нагрузки инерционного диска.
Как последнее поколение Infineon IGBT Технологическая платформа IGBT7 всегда вызывала беспокойство у инженеров с точки зрения сравнения производительности с IGBT4. В этой статье путем тестирования FP35R12W2T4 и FP35R12W2T7 на одном сервоприводе платформы получено сравнение температуры перехода IGBT4 и IGBT7 в одинаковых рабочих условиях. Экспериментальные результаты показывают, что температура перехода IGBT7 ниже, чем у IGBT4, в сравнительном тесте между условиями непрерывной мощной нагрузки и условиями нагрузки на инерционный диск.
Система сервопривода имеет высокую скорость отклика, высокие кратные перегрузки, миниатюризацию и тенденции к высокой удельной мощности, которые предъявляют более строгие требования к устройствам питания. Звездный продукт Infineon IGBT7 с его сверхнизким падением напряжения проводимости, регулируемым dv / dt и температурой перехода при перегрузке 175 ° C идеально удовлетворяет все потребности сервоприводов. Infineon-Jingchuan-Maxim совместно разработали комплексное решение для сервопривода на базе IGBT7, которое может значительно увеличить удельную мощность. В микросхеме привода используется безсердечный трансформатор 1EDI20I12MH от Infineon. Из-за уникальной структуры емкости IGBT7 непросто провести паразитную проводимость, поэтому можно использовать единую конструкцию источника питания, что в наибольшей степени упрощает конструкцию привода. Главный управляющий MCU использует XMC4700 / 4800, а для определения положения двигателя используется TLE5109 для точного управления скоростью и положением.
Прототип сервопривода
Плата питания сервопривода
Плата управления сервоприводом
Чтобы сравнить производительность IGBT4 и IGBT7 в сервоприводах, мы использовали два сервопривода на одной платформе, оснащенные FP35R12W2T4 и FP35R12W2T7 с одинаковым расположением контактов, при одинаковых условиях dv / dt (dv / dt = 5600 В / мкс. ), проведем тестирование.
Мы разработали две типовые схемы сравнения рабочих условий для сравнения температуры перехода IGBT4 и IGBT7 в одних и тех же рабочих условиях: сравнительный тест с непрерывной большой нагрузкой и сравнительный тест с инерционной нагрузкой. Термопара встроена в IGBT чип в IGBT модуль подлежащего испытанию, и температура перехода IGBT Чип можно считывать напрямую, подключив термопару к прибору для сбора данных.
Непрерывный сравнительный тест с большой нагрузкой
Два двигателя используются для нагрузки, тестируемая система двигателей работает в электрическом состоянии, а система двигателей нагрузки работает в режиме выработки электроэнергии;
Драйверы на основе IGBT4 и IGBT7 используются для управления тестируемым двигателем, и частота переключения и выходной ток / мощность двух драйверов каждый раз одинаковы;
Используйте анализатор мощности, чтобы проверить входную мощность и выходную мощность привода, а также вычислить потери и эффективность привода.
Платформа для непрерывного сравнения больших нагрузок
На приведенном ниже рисунке показано сравнение температуры перехода IGBT4 и IGBT7 в условиях непрерывной большой нагрузки.
Из этого видно, что разница температур перехода между IGBT7 и IGBT4 составляет 17 ° C при нагрузке с частотой переключения 8K в течение 13 минут. По мере увеличения времени загрузки разница температур перехода все еще увеличивается.
Мы также сравнили повышение температуры IGBT7 и IGBT4 при разных частотах переключения и одинаковой выходной мощности (5.8 кВА), как показано на следующем рисунке. По горизонтальной оси отложена частота переключения IGBT; вертикальная ось слева - повышение температуры NTC по сравнению с начальной температурой. По вертикальной оси справа показана разница повышения температуры между IGBT4 и IGBT7. По мере увеличения частоты коммутации повышение температуры NTC IGBT7 и IGBT4 становится больше; при частоте переключения 10K повышение температуры NTC IGBT7 на 19°C ниже, чем у IGBT4. можно увидеть. Поскольку IGBT7 может работать при более высокой температуре перехода, он может достигать большей выходной мощности и обеспечивать сдвиг мощности.
Сравнительный тест инерционной нагрузки
Оба двигателя загружены IGBT4 и IGBT7 соответственно, двигатели имеют одинаковую нагрузку на инерционный диск, скорость от 1500 до -1500 об / мин составляет 250 миллисекунд, а время работы на установившейся скорости составляет 1.2 секунды. В условиях постоянной скорости выходной ток фазы меньше 0.5 А; поэтому средняя мощность в этом тестовом режиме относительно мала.
Условия отвода тепла двигателя такие же, частота переключения составляет 8 кГц.
Платформа для испытания на инерционную нагрузку
Условия испытания нагрузкой на инерционную пластину
Кривая измеренной температуры перехода выглядит следующим образом:
Видно, что температура перехода IGBT7 ниже, чем у IGBT4 в условиях разгона и торможения с инерционным диском. После 13 минут работы повышение температуры драйвера еще не достигло состояния равновесия, и в это время разница температур перехода составляет около 7 ° C.
Наконец, подведем итоги этой части теста:
При той же выходной мощности температура перехода драйвера, использующего IGBT7, значительно снижается, что позволяет уменьшить размер радиатора, так что размер драйвера может быть уменьшен;
Если используются те же условия рассеивания тепла, IGBT7 может выдавать больше мощности и реализовывать переключение мощности;
Кроме того, IGBT7 может работать при более высокой температуре перехода, поэтому он может выдавать больше мощности.
Ссылки: БСМ400ГА120ДН2 2МБИ150НЦ-060