โมดูล BSM35GP120 IGBT: โซลูชันแบบบูรณาการสำหรับตัวแปลงพลังงาน

## โมดูล IGBT BSM35GP120: 1200V, 35A สำหรับตัวแปลงไฟฟ้า

บทนำและไฮไลท์หลัก

Infineon BSM35GP120 คือโมดูลรวมกำลังไฟฟ้า (PIM) ที่รวมวงจรเรียงกระแสอินพุตสามเฟส เบรกชอปเปอร์ และอินเวอร์เตอร์สามเฟสไว้ในตัวเรือนเดียว คุณสมบัติเด่นของโมดูลนี้คือการผสมผสานที่สมดุลระหว่างการสูญเสียการนำไฟฟ้าต่ำและประสิทธิภาพทางความร้อนที่แข็งแกร่ง ทำให้เป็นรากฐานที่เชื่อถือได้สำหรับไดรฟ์ความถี่แปรผันและระบบแปลงพลังงานอื่นๆ โมดูลนี้ช่วยลดความซับซ้อนในการออกแบบระบบด้วยการรวมขั้นตอนพลังงานหลักๆ ไว้ในส่วนประกอบเดียว

* **ข้อมูลจำเพาะหลัก**: 1200V | 35A (อินเวอร์เตอร์ IGBT) | VCE(sat) (ทั่วไป) 2.2V
* **ข้อได้เปรียบหลัก**: ลดจำนวนส่วนประกอบและความซับซ้อนในการประกอบ NTC ในตัวสำหรับการตรวจสอบอุณหภูมิช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบ
* **เน้นด้านวิศวกรรม**: มอบโซลูชันแบบครบวงจรที่กะทัดรัดสำหรับการใช้งานไดรฟ์มอเตอร์ ปรับปรุงการจัดการความร้อนและการจัดวางเชิงกลให้มีประสิทธิภาพ

ดาวน์โหลดเอกสารข้อมูลอย่างเป็นทางการ (PDF)

การวิเคราะห์ทางเทคนิคของการออกแบบแบบบูรณาการ

คุณค่าหลักของ BSM35GP120 อยู่ที่การผสานรวมระดับสูง ด้วยการรวมวงจรเรียงกระแส เบรกชอปเปอร์ และอินเวอร์เตอร์เข้าด้วยกัน โมดูลนี้ช่วยลดค่าเหนี่ยวนำปรสิตที่มักเกิดขึ้นในระบบที่สร้างจากส่วนประกอบแยกส่วนได้อย่างมีนัยสำคัญ ค่าเหนี่ยวนำปรสิตที่ต่ำลงช่วยลดแรงดันไฟฟ้าเกินในระหว่างเหตุการณ์การสลับความเร็วสูง ซึ่งช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบทั้งหมด การผสานรวมนี้ช่วยลดความซับซ้อนของเค้าโครง PCB และมักจะลดความจำเป็นในการติดตั้งอุปกรณ์ที่ซับซ้อน วงจรสนับเบอร์ การออกแบบเร่งวงจรการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง

อีกหนึ่งแง่มุมทางวิศวกรรมที่สำคัญคือการออกแบบเชิงความร้อนของโมดูล เอกสารข้อมูลระบุค่าความต้านทานความร้อนจากจุดต่อถึงตัวเรือน (RthJC) สำหรับทั้ง IGBT และไดโอด ให้คิดว่าความต้านทานความร้อนคือความกว้างของท่อสำหรับระบายความร้อน ค่าที่ต่ำกว่าหมายถึงท่อที่มีความกว้างกว่า ช่วยให้ความร้อนระบายออกจากจุดต่อเซมิคอนดักเตอร์ไปยังฮีตซิงก์ได้ง่ายขึ้น ค่าความต้านทานความร้อนต่ำที่กำหนดไว้สำหรับ BSM35GP120 ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการระบายความร้อนมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาอุณหภูมิการทำงานของอุปกรณ์ให้อยู่ภายในพื้นที่ปฏิบัติงานที่ปลอดภัย (SOA) ภายใต้ภาระงานหนัก นอกจากนี้ยังได้รับการสนับสนุนจาก เทอร์มิสเตอร์ NTC แบบรวมให้ข้อมูลตอบรับอุณหภูมิแบบเรียลไทม์เพื่อการควบคุมและการป้องกันความร้อนที่แม่นยำ

สถานการณ์การใช้งานที่ได้รับการเพิ่มประสิทธิภาพ

โมดูลนี้เหมาะโดยเฉพาะสำหรับแอพพลิเคชั่นที่ได้รับประโยชน์จากการกำหนดค่าแบบครบวงจร

* **ไดรฟ์มอเตอร์ AC**: อินเวอร์เตอร์สามเฟสแบบบูรณาการเป็นแกนหลักของ ไดรฟ์ความถี่ตัวแปร (VFD)ให้การควบคุมความเร็วและแรงบิดของมอเตอร์ได้อย่างแม่นยำ เบรกแบบสับในตัวเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการจัดการพลังงานหมุนเวียนระหว่างการชะลอความเร็ว
* **เซอร์โวไดรฟ์**: ประสิทธิภาพของโมดูลรองรับการเปลี่ยนแปลงโหลดแบบไดนามิกและการควบคุมความแม่นยำสูงที่จำเป็นในระบบอัตโนมัติและหุ่นยนต์ในอุตสาหกรรม
* **เครื่องจ่ายไฟสำรอง (UPS)**: ขั้นตอนพลังงานแบบรวมช่วยให้สามารถออกแบบระบบ UPS ที่กะทัดรัดและมีประสิทธิภาพ โดยที่ความน่าเชื่อถือและความหนาแน่นของพลังงานถือเป็นสิ่งสำคัญที่สุด
* **ระบบปรับอากาศ** : ใช้ในขั้นตอนอินเวอร์เตอร์ของเครื่องปรับอากาศสมัยใหม่ เพื่อควบคุมความเร็วมอเตอร์คอมเพรสเซอร์อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยลดการใช้พลังงาน

BSM35GP120 ถือเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับระบบควบคุมมอเตอร์กำลังปานกลาง โดยการลดความซับซ้อนในการออกแบบและการปรับปรุงความน่าเชื่อถือเป็นเป้าหมายหลักของโครงการ

พารามิเตอร์ข้อมูลจำเพาะหลัก

อินเวอร์เตอร์ IGBT: ค่าสูงสุดสัมบูรณ์ (ต่อสวิตช์ที่ Tc=25°C เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น)
แรงดันคอลเลคเตอร์-อิมิตเตอร์ (VCES)	V 1200
กระแสคอลเลกเตอร์ DC (IC) @ Tc=80°C	35
กระแสสะสมสูงสุดซ้ำ (ICRM)	70
การสูญเสียพลังงานทั้งหมด (Ptot)	W 230
อินเวอร์เตอร์ IGBT: ลักษณะทางไฟฟ้า (ต่อสวิตช์ที่ Tvj=25°C)
แรงดันอิ่มตัวของคอลเลกเตอร์-อิมิตเตอร์ (VCE(sat)) @ IC=35A, VGE=15V	2.2 V (ทั่วไป), 2.7 V (สูงสุด)
แรงดันไฟฟ้าเกณฑ์เกต-ตัวปล่อย (VGE(th))	5.0V ถึง 6.5V
ข้อมูลจำเพาะทางความร้อนและทางกล
อุณหภูมิจุดเชื่อมต่อการทำงาน (Tvj op)	-40 ถึง + 125 ° C
อุณหภูมิจุดเชื่อมต่อสูงสุด (Tvj สูงสุด)	150 ° C
แรงดันไฟฟ้าแยก (Visol)	2500 โวลต์ (กระแสสลับ, 1 นาที)

คำถามที่พบบ่อยของวิศวกร

1. เหตุใดจึงมักนิยมเลือกใช้ Power Integrated Module (PIM) เช่น BSM35GP120 มากกว่าส่วนประกอบแยกส่วนสำหรับไดรฟ์มอเตอร์
PIM รวมขั้นตอนพลังงานหลายขั้นตอนไว้ในโมดูลเดียวที่ผ่านการทดสอบจากโรงงาน วิธีนี้ช่วยลดความเหนี่ยวนำปรสิต ลดความซับซ้อนของอินเทอร์เฟซทางความร้อนกับฮีตซิงก์ ลดเวลาในการประกอบ และปรับปรุงความน่าเชื่อถือโดยรวมและความหนาแน่นของพลังงานของระบบขั้นสุดท้าย

2. เทอร์มิสเตอร์ NTC ภายใน BSM35GP120 มีหน้าที่อะไร
เทอร์มิสเตอร์ NTC (ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิติดลบ) ในตัวช่วยให้สามารถตรวจสอบอุณหภูมิของแผ่นฐานของโมดูลได้แบบเรียลไทม์ วงจรควบคุมหรือเกตไดรฟ์สามารถอ่านค่าความต้านทานนี้เพื่อประเมินอุณหภูมิบริเวณรอยต่อ ช่วยป้องกันอุณหภูมิสูงเกิน และช่วยให้มั่นใจได้ว่าโมดูลทำงานภายใต้ขีดจำกัดความร้อนที่กำหนดไว้

3. ข้อกำหนดแรงบิดในการติดตั้งที่แนะนำสำหรับโมดูลนี้คืออะไร
เอกสารข้อมูลระบุแรงบิดในการติดตั้งสำหรับขั้วต่อ M5 และสกรูยึด M6 การปฏิบัติตามค่าเหล่านี้ (โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 2.5 – 5.0 นิวตันเมตร แต่ควรตรวจสอบด้วยเอกสารข้อมูลล่าสุดเสมอ) เป็นสิ่งสำคัญ แรงบิดที่ไม่เพียงพอจะทำให้เกิดการสัมผัสทางความร้อนที่ไม่ดีและเกิดความร้อนสูงเกินไป ในขณะที่แรงบิดที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดแรงเค้นเชิงกลและความเสียหายต่อพื้นผิวของโมดูล

4. VCE(sat) ของ 2.2V (ทั่วไป) มีผลกระทบต่อการออกแบบระบบอย่างไร
แรงดันอิ่มตัวของตัวเก็บประจุ-อิมิตเตอร์ (VCE(sat)) คือแรงดันตกคร่อม IGBT เมื่อเปิดเต็มที่ ค่า VCE(sat) ที่ต่ำกว่าจะแปลผลโดยตรงว่าการสูญเสียพลังงานที่ลดลง (การสูญเสียพลังงาน = VCE(sat) * IC) ค่าทั่วไป 2.2V สำหรับ BSM35GP120 ที่กระแสไฟฟ้าปกติ แสดงถึงการทำงานที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งช่วยลดปริมาณความร้อนเสียที่ระบบระบายความร้อนต้องจัดการ

การเปิดใช้งานระบบพลังงานที่กะทัดรัดและเชื่อถือได้

BSM35GP120 มอบโซลูชันการแปลงพลังงานที่มีประสิทธิภาพเชิงความร้อนและผสานรวมอย่างสูง ด้วยการรวมส่วนประกอบสำคัญของมอเตอร์ไดรฟ์ไว้ในโมดูลเดียว ช่วยให้วิศวกรสามารถออกแบบระบบที่ไม่เพียงแต่กะทัดรัดและประกอบได้รวดเร็วขึ้นเท่านั้น แต่ยังมีความน่าเชื่อถือโดยเนื้อแท้อีกด้วย การผสานรวมเชิงกลยุทธ์นี้เป็นกุญแจสำคัญในการบรรลุเป้าหมายด้านประสิทธิภาพในการใช้งานอุตสาหกรรมที่มีความต้องการสูง