Infineon FS450R12KE3: технический анализ надежного модуля IGBT с низкими потерями
Infineon FS450R12KE3: модуль IGBT EconoPACK™ 1200 В 450 А
Введение и основные моменты
Infineon FS450R12KE3 — это полумостовой модуль IGBT, который обеспечивает мощное сочетание низких потерь проводимости и высокой эксплуатационной надежности, используя TRENCHSTOP™ IGBT3 от Infineon Технология. Этот модуль разработан для систем преобразователей высокой мощности, где тепловой КПД и отказоустойчивость имеют первостепенное значение. Его положительный температурный коэффициент VCE(sat) является ключевой характеристикой, которая изначально обеспечивает стабильное распределение тока, что критически важно при параллельном подключении модулей для повышения выходной мощности.
- Основные характеристики: 1200 В | 450 А | VCE(нас.) (тип.) = 2.05 В при 125 °C
- Основные преимущества: Минимизирует потери проводимости, снижая требования к радиатору. Обеспечивает надежную и упрощенную конструкцию для параллельных конфигураций модулей.
Загрузите официальное техническое описание FS450R12KE3 (PDF)
Технический анализ: эффективность и надежность за счет конструкции
Отличительной особенностью FS450R12KE3 является низкое напряжение насыщения коллектор-эмиттер, VCE(sat), которое составляет 2.05 В при температуре перехода 125 °C и номинальном токе 450 А. Этот параметр прямо пропорционален мощности, теряемой в виде тепла во включенном состоянии модуля. Представьте себе VCE(суббота) как электрическое «трение» переключателя; чем ниже значение, тем меньше энергии теряется в виде тепла. Эта высокая эффективность позволяет использовать радиаторы меньшего размера или повысить пропускную способность данной системы охлаждения, что напрямую влияет на стоимость системы и плотность мощности.
Помимо эффективности, модуль разработан для обеспечения отказоустойчивости в сложных промышленных условиях. В техническом описании указано время устойчивости к короткому замыканию не менее 10 микросекунд при напряжении постоянного тока 800 В. Это обеспечивает критический интервал времени, необходимый для обнаружения неисправности схемой защиты драйвера затвора и безопасного отключения IGBT, предотвращая катастрофический отказ. В сочетании с максимальной рабочей температурой перехода 150 °C, FS450R12KE3 обеспечивает значительный запас прочности, гарантируя надежную работу при высоких электрических и тепловых нагрузках.
Оптимизированные сценарии применения
Профиль производительности FS450R12KE3 делает его прекрасным кандидатом для ряда приложений с высокой мощностью:
- Моторные приводы: Высокий номинальный ток (номинал 450 А) и надежная область защиты от короткого замыкания (SCSOA) прекрасно подходят для условий повышенного крутящего момента и перегрузки в системах управления промышленными двигателями.
- Солнечные инверторы: Низкие потери на переключение и проводимость, обеспечиваемые технологией TRENCHSTOP™ IGBT3, имеют решающее значение для максимального повышения эффективности преобразования энергии в крупномасштабных фотоэлектрических системах.
- Источники бесперебойного питания (ИБП): Высокая надежность модуля и блокирующее напряжение 1200 В обеспечивают необходимую производительность для коммерческих и промышленных систем ИБП, защищающих критически важные нагрузки.
- Источники питания для сварки: Способность выдерживать высокие токи и быстрые циклы переключения делает его надежным компонентом для промышленных сварочных работ.
Сочетание низких потерь, проверенной надежности и удобных для параллельного подключения характеристик делает FS450R12KE3 превосходным выбором для высоконадежных преобразователей мощности, ориентированных на эффективность.
Основные технические параметры FS450R12KE3
| Абсолютные максимальные значения (T_vj = 25°C, если не указано иное) | |
|---|---|
| Напряжение коллектор-эмиттер (V_CES) | 1200 V |
| Непрерывный ток коллектора (I_C,nom) | 450 А (T_C = 80°C) |
| Повторяющийся пиковый ток коллектора (I_CRM) | 900 А (t_p = 1 мс) |
| Напряжение затвор-эмиттер (V_GES) | ± 20 В |
| Рабочая температура перехода (T_vj,op) | -40 До + 150 ° C |
| Электрические и тепловые характеристики (T_vj = 25°C, если не указано иное) | |
| Напряжение насыщения коллектор-эмиттер (V_CE,sat) | 2.05 В (тип. при I_C=450 А, T_vj=125 °C) |
| Пороговое напряжение затвора (V_GE(th)) | 5.8 В (тип.) |
| Время выдерживания короткого замыкания (t_psc) | ≥ 10 мкс (V_CC=800 В, V_GE ≤ 15 В, T_vj ≤ 150 °C) |
| Тепловое сопротивление, переход-корпус (R_thJC) для IGBT | 0.045 К/Вт (макс.) |
FAQ инженера
- Что делает FS450R12KE3 пригодным для параллельной работы?
- В техническом описании указан положительный температурный коэффициент для VCE(sat). Это означает, что при нагревании отдельного IGBT его сопротивление в открытом состоянии немного увеличивается, что естественным образом способствует более равномерному распределению тока между параллельными модулями. Это предотвращает тепловой разгон в отдельном модуле и упрощает общую конструкцию системы для достижения более высокой выходной мощности.
- Как следует использовать значение теплового сопротивления (R_thJC) при тепловом расчете?
- Значение R_thJC, равное 0.045 К/Вт (макс.), является критически важным параметром при выборе радиатора. Оно характеризует тепловое сопротивление между переходом IGBT и корпусом модуля. Инженеры должны использовать это значение, а также тепловое сопротивление материала теплопроводности и самого радиатора, чтобы рассчитать ожидаемый общий подъем температуры и убедиться, что температура перехода не превышает 150 °C во время работы. Тепловая конструкция IGBT имеет решающее значение для надежности.
- Какова функция встроенного NTC-термистора?
- Встроенный термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) позволяет контролировать температуру в режиме реального времени. Его сопротивление предсказуемо уменьшается по мере повышения температуры модуля. Драйвер затвора или системный контроллер могут считывать показания этого сопротивления для определения температуры модуля, обеспечивая защиту от перегрева и предоставляя ценные данные для управления температурой на уровне системы.
- Является ли EconoPACK™ 3 стандартной упаковкой в отрасли?
- Да, ЭконоПАК™ 3 Широко распространённый корпус в отрасли силовой электроники. Его стандартные габариты и расположение выводов упрощают модернизацию системы и поиск поставщиков для крупносерийного производства.
Обеспечение эффективного и надежного преобразования энергии
Благодаря интеграции технологии TRENCHSTOP™ IGBT3 с низкими потерями в прочный корпус EconoPACK™ 3, соответствующий отраслевым стандартам, модуль FS450R12KE3 обеспечивает надежную основу для систем преобразователей высокой мощности. Его электрические и тепловые характеристики позволяют инженерам разрабатывать системы, которые не только эффективны, но и устойчивы к высоким нагрузкам, способствуя достижению целей повышения плотности мощности и долгосрочной надежности в современных условиях. силовые полупроводники.