Wat is die kragverbruik van IGBT -produkte?

Haai daar! As 'n verskaffer van IGBT -produkte, word ek gereeld gevra oor die kragverbruik van hierdie klein klein toestelle. Dus, ek het gedink ek sal gaan sit en 'n blogpos skryf om 'n paar insigte oor hierdie onderwerp te deel.

Laat ons eerstens praat oor wat IGBT's is. IGBT staan ​​vir geïsoleerde hek bipolêre transistor. Dit is 'n soort krag-halfgeleierapparaat wat die voordele van MOSFET's (metaal-oksied-halfgeleier-veld-effek-transistors) en bipolêre aansluitingskragte kombineer. IGBT's word wyd gebruik in verskillende toepassings, soos motorritte, kragbronne, hernubare energie-stelsels en elektriese voertuie, vanweë hul hoë spanning en stroomhanteringsvermoëns, vinnige skakelsnelhede en lae verliese op die staat.

Laat ons nou die belangrikste vraag kry: wat is die kragverbruik van IGBT -produkte? Die kragverbruik van 'n IGBT kan in twee hoofkomponente verdeel word: geleidingsverliese en omskakelverliese.

Geleidingsverliese

Geleidingsverliese kom voor wanneer die IGBT in die staat is en stroom. Hierdie verliese word hoofsaaklik bepaal deur die voorwaartse spanningsval (VCE (ON)) van die IGBT en die stroom wat daardeur vloei. Die formule vir die berekening van die geleidingsverliese (PCond) is:

Pcond = vce (on) * ic

Waar VCE (AAN) die voorwaartse spanningsval oor die IGBT is en IC die versamelstroom is.

Die voorwaartse spanningsval van 'n IGBT hang af van verskillende faktore, soos die ontwerp, temperatuur en die huidige vlak van die toestel. Oor die algemeen neem die voorwaartse spanningsval toe met toenemende stroom en temperatuur. Byvoorbeeld, 'n tipiese IGBT kan 'n voorwaartse spanningsval van ongeveer 1,5 V hê by 'n versamelaarstroom van 100 A en 'n aansluitingstemperatuur van 125 ° C.

Skakel verliese oor

Skakelverliese vind plaas wanneer die IGBT wissel tussen die staat en die staat. Hierdie verliese word hoofsaaklik veroorsaak deur die energie wat benodig word om die interne kapasitans van die toestel te laai en af ​​te laai en die energie wat tydens die oorskakeling van die skakelaar versprei is. Die skakelverliese kan verder verdeel word in aanskakelverliese (PON) en afskakelverliese (POFF).

Die formule vir die berekening van die totale skakelverlies (PSW) is:

PSW = PON + POFF

Die aanskakelverliese is tipies hoër as die afskakelverliese, omdat die IGBT die omgekeerde herstelkoste van die vrywieldiode tydens die aanloop moet oorkom. Die skakelverliese hang af van verskillende faktore, soos die skakelfrekwensie, die stroom- en spanningsvlakke en die skakelaar van die toestel.

Byvoorbeeld, as 'n IGBT met 'n frekwensie van 10 kHz oorskakel, met 'n versamelstroom van 100 A en 'n versamelaar-emitter-spanning van 600 V, kan die skakelverliese moontlik ongeveer 10 W wees.

Totale kragverbruik

Die totale kragverbruik (PTOTAL) van 'n IGBT is die som van die geleidingsverliese en die skakelverliese:

Ptotal = pcond + PSW

Kom ons neem 'n voorbeeld om dit te illustreer. Gestel ons het 'n IGBT met 'n voorwaartse spanningsval van 1,5 V by 'n versamelaarstroom van 100 A, en dit skakel met 'n frekwensie van 10 kHz met 'n versamelaar-emitter spanning van 600 V. Die geleidingsverliese sou wees:

Pcond = vce (aan) * ic = 1,5 v * 100 a = 150 w

En die skakelverliese, soos ons vroeër bereken het, sou ongeveer 10 W wees. Die totale kragverbruik sou dus wees:

Ptotal = pcond + pSW = 150 W + 10 W = 160 W

Dit is belangrik om daarop te let dat die kragverbruik van 'n IGBT aansienlik kan verskil, afhangende van die spesifieke toepassings- en bedryfsomstandighede. Byvoorbeeld, as die IGBT werk by 'n hoër temperatuur of 'n hoër skakelfrekwensie, sal die kragverbruik toeneem.

Faktore wat kragverbruik beïnvloed

Daar is verskillende faktore wat die kragverbruik van IGBT -produkte kan beïnvloed. Hier is 'n paar van die belangrikste:

• Temperatuur:Soos vroeër genoem, neem die voorwaartse spanningsval van 'n IGBT toe met toenemende temperatuur. Dit beteken dat die geleidingsverliese ook sal toeneem namate die temperatuur styg. Daarbenewens kan die skakelverliese ook deur temperatuur beïnvloed word omdat die skakelkenmerke van die toestel met temperatuur verander.
• Skakelfrekwensie:Die skakelverliese is direk eweredig aan die skakelfrekwensie. Dus, as die skakelfrekwensie verhoog word, sal die skakelverliese ook toeneem. Die verhoging van die skakelfrekwensie kan egter ook voordele inhou, soos om die grootte van die passiewe komponente in die kring te verminder.
• Stroom- en spanningsvlakke:Die geleidingsverliese is direk eweredig aan die stroom wat deur die IGBT vloei, en die skakelverliese is eweredig aan die produk van die stroom- en spanningsvlakke. Dus, as die stroom- of spanningsvlakke verhoog word, sal die kragverbruik ook toeneem.
• Toestelontwerp:Die ontwerp van die IGBT kan ook 'n beduidende invloed op die kragverbruik daarvan hê. Sommige IGBT's is byvoorbeeld ontwerp om laer verliese op die staat te hê, terwyl ander ontwerp is om vinniger skakelsnelhede te hê. Die keuse van toestelontwerp hang af van die spesifieke toepassingsvereistes.

Hoe om kragverbruik te verminder

Die vermindering van die kragverbruik van IGBT -produkte is om verskillende redes belangrik, soos om energie -doeltreffendheid te verbeter, hitte -verspreiding te verminder en die leeftyd van die toestel uit te brei. Hier is 'n paar maniere om die kragverbruik van IGBT's te verminder:

• Kies die regte toestel:Die keuse van 'n IGBT met die toepaslike spannings- en stroombeoordelings, sowel as die regte omskakelingseienskappe, kan help om die kragverbruik te verminder. Byvoorbeeld, as die toepassing 'n lae skakelfrekwensie benodig, kan dit 'n goeie opsie wees om 'n IGBT met lae verliese op die staat te kies.
• Optimaliseer die stroombaanontwerp:Die kringontwerp kan ook 'n beduidende invloed hê op die kragverbruik van die IGBT. Byvoorbeeld, die gebruik van 'n snubberbaan kan help om die skakelverliese te verminder, en die gebruik van 'n behoorlike hekbestuurder kan help om die skakelprestasie te verbeter.
• Beheer die werkstoestande:Die beheer van die temperatuur, skakelfrekwensie en stroom- en spanningsvlakke kan help om die kragverbruik van die IGBT te verminder. Byvoorbeeld, die gebruik van 'n koelkas om hitte te versprei, kan help om die temperatuur van die IGBT binne 'n veilige reeks te hou, en die vermindering van die skakelfrekwensie kan help om die skakelverliese te verminder.

Konklusie

Ten slotte is die kragverbruik van IGBT -produkte 'n belangrike faktor wat u moet oorweeg wanneer u hierdie toestelle ontwerp en gebruik. Die kragverbruik kan verdeel word in geleidingsverliese en omskakelverliese, en dit hang af van verskeie faktore, soos temperatuur, skakelfrekwensie, stroom- en spanningsvlakke en toestelontwerp. Deur die regte toestel te kies, die stroombaanontwerp te optimaliseer en die werksomstandighede te beheer, is dit moontlik om die kragverbruik van IGBT's te verminder en hul energie -doeltreffendheid te verbeter.

As u belangstel om meer te wete te kom oor onsIGBT -modulesOf het enige vrae oor kragverbruik of ander aspekte van IGBT -produkte, kom gerus na ons uit. Ons sal meer as bly wees om te gesels en u te help om die regte oplossings vir u behoeftes te vind. Of u nou aan 'n klein projek of 'n grootskaalse industriële toepassing werk, ons het die kundigheid en produkte om u te ondersteun. Kom ons begin 'n gesprek en kyk hoe ons kan saamwerk!

Verwysings

• "Power Electronics: Converters, Applications and Design" deur Ned Mohan, Tore M. Undeland, en William P. Robbins
• "IGBT Handbook" deur Hans-Joachim Schulze en andere