IGBT模块集成温度测量和驱动元件
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英飞凌(Infineon)日前推出IGBT(绝缘栅双极晶体管)MIPAQ base模块。该模块为IGBT三相逆变桥,内部集成电流取样电阻,适用55kW的工业驱动和伺服装置,满足低杂散电感的系统设计要求。此次推出的MIPAQ系列包括三大产品:MIPAQ base模块(已开始量产);MIPAQ sense模块(集成全数字化电流测量功能,提供电流隔离输出信号);MIPAQ serve模块(集成驱动/温度检测元件)。其中,MIPAQ base已开始批量生产,MIPAQ sense和MIPAQ serve模块已开始提供样品,英飞凌将于2009年第三季度批量生产。
高度为17mm的MIPAQ base模块以高性价比,实现高效、紧凑、耐用的变频器设计。MIPAQ base模块集成了三个专门设计用于测量输出电流的取样电阻,使相关设计可在节省空间和消除PCB热点方面显著受益。英飞凌工业及多元化电子市场部高级经理马国伟表示,由于外部电流传感器成本高且占用空间大,这些集成取样电阻可处理以前由外部电流传感器执行的各项任务,因此,对变频器PCB的影响也将明显减少。而采用压接式连接的MIPAQ base模块能够将取样电阻产生的热量更好地分配到散热器上。根据英飞凌的实验结果,压接式连接的故障率远低于焊接式及弹簧式连接。
MiPAQ模块采用的驱动芯片是英飞凌基于CLT(coreless transformer)的驱动芯片1ED020I12-F,应用于工业变频器以及电动车马达驱动。马国伟解释,由于光耦本身有电流传输比(CTR)会随着使用时间延长而导致性能降低,相对于光耦,CLT具有传输速度快、传输延时匹配性质好和传输性能不会随着使用时间减弱特点,CLT可在很高的温度下工作,同时又可以提供和光耦一样的电气安全隔离。
通过利用英飞凌沟槽栅场终止IGBT4芯片技术和EmCon二极管,采用符合RoHS标准的英飞凌EconoPACK3封装工艺,六单元1200 V MIPAQ base模块的标称电流最高为150 A,模块的最高工作结温是+150°C,并集成了NTC进行温度测量。马国伟表示,提升结温是英飞凌提升IGBT可用功率的一个手段,而且它是IGBT模块封装技术提升的结果。IGBT的输出电流是受结温限制的,关键是芯片的温度限制了IGBT的功率负荷。如果能够把结温提升就意味着IGBT可以输出更大的电流。
英飞凌实现结温提升的方法,一是降低IGBT的饱和电压,从而降低IGBT的损耗;二是提高模块的焊线工艺,提升它的可靠性和功率交变能力。马国伟表示,通过这两个手段来提高IGBT的使用规格。对客户来说可以获得更大的使用功率,还可以降低损耗,也即散热器温度和模块壳温都降低了,允许模块输出更大的电流,同时IGBT的可靠性提升直接决定了模块使用寿命的大大增加。
集成温度测量和驱动元件,MIPAQ系列IGBT模块有助于以较低的成本设计出功能强大、结构紧凑,并且节能环保的中低功率变频器。马国伟表示,英飞凌的质量控制是参照IEC60747-9标准对每个产品都进行百分之百的测试,即对每一个出厂的产品都进行如饱和电压、门极漏电流、C和E之间的漏电流、热阻、模块的绝缘电压等的测试。同时进行可靠性测试,针对模块的设计进行如工艺循环测试、热冲击测试、湿度测试、震动测试等。因此,英飞凌是通过可靠性测试和质量测试来保证模块产品的质量。
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