IGBT derecelendirmeleri, bunun nasıl mümkün olduğunu anlamıyorum

Bulduğum IXGX400N30A3 Digi-Key at. Veri sayfası cihazın 300A @ 25C, 1200A @ 25C için 1ms, 300V voltaj derecesi ve 1000W PD ile derecelendirildiğini söylüyor.

Gerçekten mi? Bu TO-264 paketi gün boyunca 400A akımını kontrol edebilir mi? TIG kaynak makinemi DC modunda kısa devre yapabilir miyim? Bu uçlar nasıl 400A akım taşırlar?

Bu cihaz, bağlantı noktasından kasaya, = 0.125 ºC / W (maks.) Çok düşük bir termal dirence sahiptir, yani, harcanan her watt için bu bağlantı, kasa sıcaklığının sadece 0.125 ºC'nin (maks.) olacaktır. Örneğin, = 300 A, = 15 V ve = 125 ºC için (bkz. Şekil 2) sadece yaklaşık 1.55 V olacaktır. Bu P = 300 · 1.55 gücüdür = 465 W dağıtılıyor (evet, bazı elektrikli ısıtıcılardan daha fazla). Bu nedenle, bağlantı, bu büyük dağıtım için çok düşük bir diferansiyel olan kasa sıcaklığının 465 · 0.125 = 58.125 ºC (maks.) Üzerinde olacaktır.$R_{thJC}$$I_C$$V_{GE}$$T_J$$V_{CE}$

Bununla birlikte, bağlantı sıcaklığının limitini (150 ° C) aşmaması için, kasadan ortam sıcaklığına, $R_{thCA}$Kullanılan ısı emiciye bağlı olarak, çok düşük olmalıdır, çünkü aksi takdirde kasa sıcaklığı ortam sıcaklığının çok üzerine çıkacaktır (ve bağlantı sıcaklığı her zaman bunun üzerindedir). Başka bir deyişle, çok iyi bir ısı emicisine ihtiyacınız var (çok düşük$R_{th}$), bu yaratığı 300 A'da çalıştırabilmek için.

Termal denklem:

ile

$T_J$: Bağlantı sıcaklığı [ºC]. Veri sayfasına göre <150 ºC olmalıdır.
$P_D$ : Güç kaybı [W].
$R_{thJC}$: Buattan kasaya termal direnç [ºC / W]. Veri sayfasına göre bu 0.125 ºC / W (maks.).
$R_{thCA}$: Kasadan çevreye karşı termal direnç [ºC / W]. Bu, kullanılan soğutucuya bağlıdır.
$T_A$ : Ortam sıcaklığı [ºC].

Örneğin, 60 ºC ortam sıcaklığında, 465 W dağıtmak istiyorsanız, ısı emicisi öyle olmalıdır $R_{thCA}$ hava ile temas halinde çok büyük bir yüzey ve / veya zorlamalı soğutma anlamına gelen en fazla 0.069 ºC / W'dir.

Terminallere gelince, en ince kısımlarının yaklaşık boyutları (L-L1) · b1 · c'dir. Bakırdan yapılmış olsaydı (sadece bir tahmin), her birinin direnci şöyle olurdu:

$R_{min}$= 16.78e-9 * (19.79e-3-2.59e-3) / (2.59e-3 * 0.74e-3) 151 = $\mu\Omega$
$R_{max}$= 16.78e-9 * (21.39e-3-2.21e-3) / (2.21e-3 * 0.43e-3) 339 = $\mu\Omega$

at $I_C$= 300 A, her biri 13.6 ve 30.5 W (!) Arasında dağılacaktır. Bu çok fazla. Bunun iki katı (C ve E için) IGBT'nin kendisinde (46 örnekte) dağıtılan 465 W'nin% 13'ü kadar yüksek olabilir. Ancak, genellikle, ince kısmın (L-L1) daha kısa olacağı şekilde lehimlersiniz.

Tabii, mümkün. Bununla birlikte, '400A @ 25 ° C' numarasının$T_C$ 25 ° C, hava sıcaklığı değil. $T_C$durum sıcaklığıdır. 400A'da, cihazdaki voltaj,$V_{CE(sat)}$400A'da, bu 680 W'lık bir güç dağılımıdır. Özellikle ortam sıcaklığı 25 ° C ise, fiziksel olarak mümkün olmayan bir ağır ısı alıcıya ihtiyacınız olacaktır.

Bu akımı taşıyan kablolara gelince, boyutlandırılmış çizim, en az 2.21 mm genişliğinde ve 0.43 mm kalınlığında olduğunu söylüyor. Bu, 17 gauge bir teli eşdeğer yaklaşık 1 kare mm'lik bir kesit alanıdır. Referans grafiğim, 100A'nın (dairesel, yalıtılmamış) tel kalınlığının uzun bir bölümünün 30 saniye içinde erimesine neden olacağını söylüyor. Tabii ki, bu uçlar uzun segmentler olmayacak, ısı ile batırılmış bakır uçaklara bağlanacaklar. Ama o zaman bile, bu onu oldukça sıkı itiyor.

Bu analizden ne öğrendiniz? Veri sayfasının ilk sayfasına güvenmeyin! "Mutlak Maksimum" işaretli tabloları da göz ardı edebilirsiniz. Bu numaraları mahkemeye bırakırsanız işlevsel bir cihaz veya uygulanabilir bir tasarım garanti edilmez. Profesörlerim her zaman bu sayfaların mühendislik departmanı tarafından değil, pazarlama departmanı tarafından derlendiğini söyledi. Bu durumda, bu sayıyı aldığınız tablo "Maksimum Derecelendirmeler" olarak işaretlenir. Cihazınızı bu numaraların yakınında çalışacak şekilde tasarlamayın. Bunun yerine, karakteristik grafiklere ve standart çalışma parametrelerine (ikincisi bu veri sayfasında değildir, ancak diğerlerinde olacaktır) ve buna göre tasarım yapın. PCB'nizin veya kablolarınızın ne kadar akım taşıyabileceğini ve ne kadar soğutucu kapasitesi ekleyebileceğinizi belirleyin,

Digikey'de olduğunuzu söylemiştiniz; Yanlış bir dönüş yaptığınızı ve 'Ayrık Yarı İletken Ürünleri' grubu, IGBTS - single bölümünde yüksek akım parçası aramaya başladığınızı tahmin ediyorum . Bu bölüm PCB'ye takılan bileşenler içindir. PCB imalatının gerçekleri (lehimleme, bakır kalınlığı, soğutucu) burada pratik olarak ulaşılabilir değerleri sınırlayacaktır. Gerçekten yüksek akımlı malzemeler elde etmek istiyorsanız, kalın tellere bağlı şasiye monte edilen parçaların yer aldığı 'Yarıiletken Modülleri'ne gidin. IGBT'ler bölümü gibi bileşenleri var olan bu hayvanın ölçek (Wikipedia`dan ödünç) için bir kalemle gösterilmiştir:

Bu cihaz aslında 3300 ve 1200 A'yı işleyebilir; küçük bir PCB montaj cihazı yerine 190 x 140 mm. Ayrıca daha küçük, daha makul cihazlar da mevcuttur.

Kısa bir cevap: 400A ve 300V'yi aynı anda yapmazsınız, en azından çok uzun süre değil.

Cihaz kapalıyken neredeyse hiç akım geçirmez ve kapalıyken çok az güç harcar. Cihaz açık durumdayken çok az voltaj düşüşüne neden olur ve bu durumda kontrol edilebilir miktarda ısıyı bu durumda dağıtır.

Büyük yanık, iki koşul arasında geçiş yaparken ortaya çıkar. Muhtemelen en kötü durum, büyük bir motor gibi bir yük ile açılmaktadır; bir motoru döndürmek için ani akım bir saniyenin önemli kısımlarına dayanabilir ve bu sırada çok fazla ısı gelişebilir.

Çünkü bir şeyler görüyorsunuz; ve 'Neden?' Ama B. Jayant Baliga hiç olmayan şeyleri hayal ediyor; "Neden olmasın?"

Ancak cidden, kurşunların çok düşük bir direnci vardır, bu yüzden fazla ısı üretmezler. Açık cihaz direncini de çok aşağı indirmek için gerçek cihazda paralel olarak birçok bjt bölümü olduğunu düşünüyorum.