IGBT额定值,我不知道这怎么可能


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我发现IXGX400N30A3在Digikey。数据表说,该器件的额定电流为25ms时为400A @,25ms时为1200A @ 25C,额定电压为300V,PD为1000W。

真?这个TO-264封装可以整天控制400A的电流吗?我可以在直流模式下将TIG焊机短路吗?这些导线甚至如何承载400A电流?

Answers:


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该器件从结点到外壳的热阻非常低, = 0.125ºC/ W(最大值),这意味着,每耗散一瓦特,结点仅比外壳温度高0.125ºC(最大值) 。因此,例如,对于I C = 300 A,V G E = 15 V和T J = 125ºC(见图2),V C E仅约为1.55V。这就是P = 300·1.55的幂耗散= 465 W(是的,比某些电加热器还多)。因此,结点将比外壳温度高465·0.125 = 58.125ºC(最大值),这对于极低的功耗而言是非常低的差异。RthJCICVGETJVCE

但是,为了使结温不超过其极限(150ºC),从外壳到环境的热阻取决于所使用的散热器,也必须非常低,因为否则外壳温度将远远高于环境温度(结温始终高于环境温度)。换句话说,您需要一个非常好的散热片(具有非常低的R t h),以便能够以300 A的电流运行该生物。RthCARtH

热方程为:

ŤĴ=Pd·[RŤHĴC+[RŤHC一个+Ť一个

:结温[ºC]。根据数据表,温度必须<150ºC。P D:功耗[W]。R t h J C:从结点到外壳的热阻[ºC/ W]。根据数据表,这是0.125ºC/ W(最大值)。R t h C A:从外壳到环境的热阻[ºC/ W]。这取决于所使用的散热器。T A:环境温度[ºC]。ŤĴ
Pd
[RŤHĴC
[RŤHC一个
Ť一个

例如,在60ºC的环境温度下,如果要耗散465 W,则散热片必须确保最高为0.069ºC/ W,这意味着与之接触的表面非常大。空气和/或强制冷却。[RŤHC一个

就端子而言,其最薄部分的近似尺寸为(L-L1)·b1·c。如果它们由铜制成(仅是近似值),则每个电阻将为:

= 16.78e-9 *(19.79e-3-2.59e-3)/(2.59e-3 * 0.74e-3)= 151 μ Ω ř 一个X = 16.78e-9 *(21.39e -3-2.21e-3)/(2.21e-3 * 0.43e-3)= 339 μ Ω[R一世ñμΩ
[R一个XμΩ

= 300 A时,每个耗散功率在13.6和30.5 W(!)之间。好多啊。它的两倍(对于C和E)可高达IGBT自身消耗的465 W(在此示例中)的13%。但是,通常,您将它们焊接,使较薄的部分短于(L-L1)。一世C


在直流电下,电流将使用导线的整个横截面。在交流电下,它将减少使用。电阻会更高。100 kHz时的集肤深度更像0.24毫米。由于引线的厚度为0.6-ish mm,因此效果可能很重要。您打算使用PWMimg吗?另外,您的门驱动器如何?Vgs过渡缓慢可能会增加功耗。将560 nC的电流输入/输出需要多少时间?

考虑电阻的另一种方法是考虑是否将焊料桥接在细引线上,因此仅考虑外壳外部的短线长度L1。引线框架电阻R = L1·B1·c和从图3中的ESR为1.5MΩ
托尼Stewart Sunnyskyguy EE75

参见图3。由于整个器件的ESR为1,500μΩ(@ -40'C)至2,500μΩ(+ 150'C),引线尺寸足以满足器件电流要求。令人惊讶的是,现在令人难以置信弄清楚为什么您的汽车跨接电缆连接如此繁琐.... ha
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

我记得使用10,000安培通过6“铜电极轮测试扩散结合器(1979),该轮结合了用于核反应堆的钢-锆-钢管。EMI,火花和自来水的作用非常出色。操作员必须增加关节周围的电流以保持功率下降才能将2条管焊接在一起。我的仪器给了他这些数据
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75年

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当然可以。但是,请考虑“ 400A @ 25°C”数字是基于25°C 的而非空气温度得出的。 T C是外壳温度。在400A时,设备两端的电压V C E s a t 可以为1.70V。在400A时,这是680 W的功耗。您将需要一个庞大的散热器,这在物理上可能是不可能的,尤其是如果环境温度为25°C。 ŤCŤCVCËs一个Ť

至于承载该电流的引线,尺寸图显示它们的宽度至少为2.21毫米,厚度至少为0.43毫米。那是大约1平方毫米的横截面积,相当于17线规的电线。我的参考图说100A将导致30秒(厚度的圆形(非绝缘)线)中的一大部分熔化。当然,这些引线不会是很长的段,而是将它们连接到散热的铜层。即便如此,这仍将其推得很紧。

您从这项分析中学到了什么?不要相信数据表的第一页!您也可以愉快地忽略任何标记为“绝对最大值”的表。如果您要求这些数字,则不能保证您可以使用功能性设备或可实现的设计。我的教授总是说这些页面是由市场部门而不是工程部门编写的。在这种情况下,您从中获得该数字的表将被标记为“最高评分”。不要将设备设计为在这些数字附近工作。而是向下滚动到特性图和标准操作参数(后者不在本数据表中,而在其他数据手册中),并根据此进行设计。确定您的PCB或电线可以处理多少电流,以及可以增加多少散热器容量,

您提到您正在使用Digikey;我猜想您走错了方向,然后在“分立半导体产品”组的IGBTS-single部分中寻找大电流部件。本部分适用于PCB安装的组件。PCB制造的实际情况(焊接,铜厚度,散热)将限制此处的实际可实现值。如果要获得真正的高电流器件,请转到“半导体模块”,这是连接粗线的机架安装部件所在的位置。那里的IGBTs部分具有类似野兽的组件,用刻度笔显示(从Wikipedia借用):

在此处输入图片说明

该设备实际上可以处理3300和1200A。它是190 x 140mm,而不是小巧的PCB安装设备。还有许多更小,更合理的设备。


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巧合的是,我认识一个为电力机车设计电子系统的人,他正是使用所示的IGBT(CM1200HC)在HST机车上驱动2MW电动机。他们必须获得一个定制的散热器来散热。测试设置很有趣-一个很小的按钮即可将电动机切换到100%的功率,导致整个机车底盘随着电动机的跨度倾斜。它发出的声音就像一条龙正在经过根管。
多项式

+1可正确识别我的错误转弯。
布莱恩·伯特彻

IGBT ==真的好得难以置信吗?;)
Kaz 2012年

@Kaz-绝缘栅双极晶体管,但我想我更喜欢您的定义:)
Kevin Vermeer

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简短的答案:您不会同时做400A和300V,至少不会很长时间。

处于关闭状态时,该设备几乎不通过任何电流,而在关闭状态下仅消耗很少的功率。在导通状态下导通时,该器件的电压降很小,因此在该状态下可散发可控的热量。

在这两种情况之间进行更改时,会严重燃烧。最坏的情况可能是在像大型电动机这样的负载下开启。会使电动机旋转的浪涌电流可能会持续很长时间,而在此期间会产生大量热量。


如果您使用的是IGBT,则电动机通常不会产生“浪涌”电流,因为您可以将电流控制在所需的范围内。
杰森·S

@JasonS-是的,您使用该设备并控制电流,如果没有它,b / c,一个大小适中的电动机(例如1/3 HP)在从停止状态启动时可能会出现数百毫秒的短路。
JustJeff 2012年

哦,比这更糟。有没有看过三相感应电动机或同步电动机的电流波形与时间波形是否跨过交流线路?真正可怕的瞬变。
杰森·S

heheheh并尝试使用廉价的数字示波器来查看那些瞬态信号
JustJeff 2012年

我认为这是一种关断状态,电流要从感性负载继续,并且开关电压会上升,实际上在大多数情况下,其峰值比V或I max极限更接近SOA象限。(我的U的女says教授说他的学生一直在吹这些。.真正的大IGBT。.我想忽略我刚才说的...
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75,2012年

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因为你看到事物;然后你说,“为什么?” 但是B. Jayant Baliga梦想着从未有过的事情。说:“为什么不呢?”

但是,严重的是,导线的电阻非常低,因此不会产生太多热量。我认为实际器件中有许多并联的bjt部分也可以将导通电阻降低得非常低。


P=一世2[R

从来没有平行的BJT吗?嗯,“热失控”上的Wikipedia页面需要修复吗?它声称,如果多个BJT晶体管并联连接(这在大电流应用中很典型),则可能会出现电流波动问题。必须采取特殊措施来控制BJT的这种特有漏洞。
卡兹(Kaz)2012年

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@Kevin Vermeer实际上,在ULN2803A晶体管阵列的数据表中,明确指出这些晶体管可以并联连接。根据主要特点:OUTPUT CAN BE PARALLELED。您对此有何评论?
AndrejaKo 2012年

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@AndrejaKo-这是一项特殊功能,而不是常见功能。该器件具有带限流电阻器的达林顿管,并且它们都在同一芯片上,因此应该更紧密地匹配。并行BJT可能但很困难。但是,我的观点仍然是,所讨论的设备没有“并联许多BJT部分以使导通电阻降低得非常低”
Kevin Vermeer

@KevinVermeer是正确的,乔治·伯纳德·肖的名言突然出现在我的脑海,我感到被迫。然后我在没有充分思考的情况下就给出了答案。在快速阅读了Wikipedia之后,我认为它们只是使整个IGBT并联了许多次。尽管并行bjt有某些原因,但并不常见,这也不是其中之一。小组中最好的将趋向于当前所有。他们确实有一个抵抗力……实际上,这取决于他们的q点。再次,请原谅我。
马特2012年
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