IGBT的选型要求、设计理念及在风能中的应用
的选型要求、设计理念及在风能中的应用
要做高功率设计,需要选择合适的IGBT,并在此基础上合理设计和应用IGBT。本文从介绍IGBT选型的四大基
本要求及三大设计理念入手,再辅以IGBT在风能中的应用案例,旨在帮助工程师正确选择合适的IGBT,并合理
设计和应用IGBT,从而实现高功率密度的设计。
要做
1 IGBT选型的四个基本要求
做高功率设计时,IGBT的选型要考虑到四个基本要求,一个就是明确知道IGBT的安全工作区,只要在安全工作区之内,
怎么应用IGBT都可以;第二个是在热设计上的限制,还有结构上面、可靠性上面。
1.1 安全工作区
在安全上面,主要指的就是电的特性,除了常规的变压电流以外,还有RBSOA(反向偏置安全工作区)和短路时候的保
护。这个是开通和关断时候的波形,这个是相关的开通和关断时候的定义。我们做设计的时候,
1.2 热限制
热限制就是我们脉冲功率,时间比较短,它可能不是一个长期的工作点,可能突然增加,这个时候就涉及到另外一个指
标,动态热阻,我们叫做热阻抗。这个波动量会直接影响到IGBT的可靠性,就是寿命问题。你可以看到50赫兹波动量非常
小,这个寿命才长。
1.3 封装要求
封装要求主要体现在外部
1.4 可靠性要求
可靠性问题,刚才说到结温波动,其中最担心就是结温波动以后,会影响到这个绑定线和硅片之间的焊接,时间久了,这
两种材料本身之间的热抗系数都有差异,所以在结温波动情况下,长时间下来,如果工艺不好的话,就会出现裂痕甚至断裂,
这样就会影响保护压降,进一步导致IGBT失效。第二个就是热循环,主要体现在硅片和DCB这个材料之间,他们之间的差异
性。如果失效了以后,就分层了,材料与材料之间特性不一样,就变成这样情况的东西,这个失效很明显。另一个在我们一般
的应用中体现不到,就是宇宙射线的问题,这个宇宙射线对IGBT器件也是很重要的影响,尤其是在高海拔,我们一般都要做
防宇宙射线的防护,在IGBT安全运营里面,我们需要强调两倍的电流关断能力,这是规格数上给的BSO的曲线,建议客户不
要超过时限所规定的范围之内,你就可以保证这个产品的安全。那这个虚线代表芯片的特性,时限代表端子,所以模块内部要
采用叠层模块的形式,就是要缩短这一部分压降。