FUJI富士电机IGBT应用常见问题解答

2018-12-30 15:42:08 Westpac Electronics
  • 小容量IPM的瞬间最大温度Tj(tl)=175℃指什么?

  • 指小容量IPM连续工作时的最大温度TjOP=150℃。Tj(tl)=175℃是指过载或短路保护时产生的瞬时峰值温度。保证期间是累计100小时之内。

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  • Q 122何谓RC-IGBT?

  • RC-IGBT是Reverse Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor的简称,表示反向导通IGBT。在IGBT模块中,将成对使用的IGBT和FWD制成一个芯片的元件。由于IGBT部和FWD部交替工作,具有优异的散热性,可以减少模块中的芯片数量,因此可期待实现IGBT模块的小型化和高可靠性。

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    • 富士电机技报 2016 vol.89 no.4 第7代“X系列”产业用RC-IGBT模块

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  • Q 123何谓死区时间?

  • 在变频器电路等中,为了防止上下桥臂短路,在开关元件的ON/OFF切换的时间点所有开关元件OFF的期间。 详情请参考IGBT模块应用手册的第7章3。

    • 富士IGBT模块 应用手册第7章

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  • Q 124在PIM和IPM中内置的制动IGBT的作用是什么?

  • 停止电机时,用于将电机的动能转换为电能并将其作为电阻(制动电阻)的热量消耗。与不使用制动电阻时相比,可缩短电机的减速时间。通过再生能量让直流电压上升,防止超过电解电容器的耐压。

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  • Q 125有没有IGBT模块测试基板?

  • 请咨询富士电机或代理商的营业窗口。

    • IGBT模块评估用板

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  • Q 126压接模块的插入负荷是多少?

  • 请参考安装说明书。

    • IGBT模块 安装说明书

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  • Q 127什么是 ΔTc功率周期耐受能力?

  • 主要是考虑外壳温度Tc以相对较长的周期上升/下降时的可靠性。因为金属底板和绝缘基板之间发生应力变形时,会引起绝缘基板下的焊料疲劳。详情请参考ΔTc和寿命之间关系的相关技术资料。

    • IGBT模块应用手册 第11章

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  • Q 128门极-发射极之间的反向偏置电压(-VGE)的推荐值是多少?

  • 推荐使用-5 V至-15 V的范围。若-VGE小,则关断时间toff变长,导致关断损耗Eoff增加。另外,由于IGBT误触发,可能引发短路电流。

    • IGBT模块应用手册 第7章

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  • Q 129为什么 ΔTvj 功率周期耐受能力曲线在50℃时有拐点?

  • ΔTj功率周期损坏模式,在温度变化大时主要是焊料老化模式,在相对温度变化小时变成绑定线剥离模式。此外,在温度变化50℃左右时,从塑性区域转为弹性区域,因此在曲线上出现拐点。

    • 富士技报 Vol.86 No.4 2013 保证175℃连续工作的IGBT模块的封装技术

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  • Q 130开关损耗和直流电压VCC之间有何关联?

  • 两者之间基本成比例关系。直流电压越高,开关损耗就越高。

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  • 什么是 ΔTvj功率周期耐受能力?

  • 半导体芯片的结温Tvj发生变化的操作中,功率模块中的材料之间产生热应力。当反复受到热应力时,疲劳不断累积,最终将导致模块损坏。结温变化幅度ΔTvj越大,模块的寿命越短。模块能够承受结温变化的能力,就叫作ΔTvj功率周期耐受能力。

    • IGBT模块应用手册 第11章

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  • Q 132压接引脚的模块,可否在拔下后再次插入电路板使用?

  • 不推荐。

    • IGBT模块 安装说明书

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  • Q 133压接引脚的端子可否通过焊接方式来使用?

  • 可以使用。

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  • Q 134FWD(Free Wheeling Diode)有没有安全工作区?

  • 与IGBT一样,FWD也有安全工作区 SOA(Safty Operating Area)。图中所示为产品规格书中的图表。对于在反向恢复期间施加的电压VAK与正向电流IF乘积的最大功率Pmax允许的区域,需要设计成将VAK-IF的轨迹包含在SOA以内。若施加超过Pmax的电力,则可能导致FWD损坏。在这种情况下,请采取增加IGBT门极电阻、追加缓冲电路抑制电压尖峰等对策。

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    • V系列IGBT模块应用手册第2章

    • X系列IGBT模块应用手册第2章

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  • Q 135IGBT模块端子在怎样的温度条件下进行焊接?

  • 请在规格书的可靠性试验项目中明确规定的“焊锡耐热试验条件”下进行。 同时在模块端子部分安装热电偶并测量实际温度进行确认。

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    • IGBT模块应用手册 第4章

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  • Q 136X系列IGBT模块的ΔTvj功率周期曲线有Tvj min=25℃, Tvj max=150℃, Tvj, max=175℃ 3种。应该用哪一种曲线进行设计?

  • 下面举例说明。如果和这个例子不一样,请使用寿命更严峻的曲线进行设计。

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  • Q 137用于3电平变频器的IGBT模块(套装编号:M403),其中一个端子使用方法不明。照片中的C端子的用途是什么?

  • 请不要进行任何连接。此端子未连接IGBT模块内的任何地方。

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  • Q 138如果要设计DC/DC转换电路,有没有IGBT模块的推荐方案?

  • 有内置1个开关元件的斩波模块。用于升压时,在下桥内置有IGBT。用于升压/降压时,请从串联开关元件的2-Pack中进行选择。不使用2-Pack中的某一个IGBT时,请将门极与发射极之间短路,以免造成误触发。

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  • Q 139可以在斩波电路中使用2in1吗?

  • 可以使用。如果不使用2in1模块的单侧IGBT,请将门极和发射极端子之间短路,以免造成误触发。

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  • Q 140V系列IPM推荐的死区时间最小值被描述为1μs。这是指光耦的发光侧吗?

  • 不是。指的是IPM输入端子Vin的死区时间。

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  • 将IGBT模块应用于整流电路时,有何注意事项?

  • 由于二极管的损耗增加,请确认二极管温度不要超过绝对最大额定值,并是否满足ΔTvj功率周期耐受能力。另外,请确认在通电和瞬时停电时不会因过大的浪涌电流而损坏。

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  • Q 142小容量IPM的报警输出端子VFO,如果在IPM内部发生异常,则变成低电平,请问报警输出的脉冲宽度tFO 是多少?

  • 警报输出时间宽度tFO:最小值20μs,标准值50μs左右。但是标准值并不是保证值。

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  • Q 143IGBT模块应用手册中推荐的导热硅脂G746(信越化学工业制造)的后继产品是什么?

  • 建议使用G776。详情请咨询信越化学工业。但是,富士电机不保证导热硅脂与IGBT模块结合使用时的特性。

    • 信越有机硅 油脂/油化合物

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  • Q 144IGBT模块的内置门极电阻rg特性的偏差有多大?

  • 是±10%,但这个值并不是保证值。

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  • Q 145小容量IPM具有内置的过热保护功能和温度输出功能。检测的是哪里的温度?

  • 检测的是LVIC(下桥IGBT驱动IC)的温度,不是IGBT结温。

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    • Small IPM 应用手册 第3章 

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  • Q 146设计IGBT模块的门极驱动电路很繁琐。有没有包括保护电路,可以轻松实现的方法?

  • IGBT门极驱动IC,包括BROADCOM、瑞萨电子、德州仪器、Isahaya电子、东芝等各个公司都有销售。由于内置短路保护和低电压保护功能等,可以轻松设计驱动电路。富士电机备有带驱动IC的IGBT模块测试板,请下载参考。但是,富士电机不保证与IGBT模块组合使用时的特性。

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    • IGBT模块评估用板

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  • Q 147什么是有源箝位电路?

  • 为了抑制集电极和发射极之间的电压尖峰而设计的保护电路。

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    • IGBT模块应用手册 第5章

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  • Q 148如何测试IGBT模块的绝缘耐压?

  • 将所有主端子和控制端子短路,并在所有端子和背面的金属部件之间,在规定时间内施加规定的交流电压。

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  • Q 149规格书的绝对最大额定值有-IC-IC, pulse ,有什么区别?

  • 截至V系列,-IC: 表示内置二极管所允许的最大直流正向电流, -Ic pulse: 表示内置二极管所允许的最大脉冲正向电流。
    从X系列起,参照IEC规格,表述为IF, IFRM 。

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    • X系列IGBT模块应用说明第1章 X系列的基本概念和特征

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  • Q 150什么是 CTI(Comparative Tracking Index)?

  • 表示“相对漏电起痕指数”。对于在太阳能发电和风力发电等恶劣设置环境中使用的功率模块的树脂密封,提高耐电痕性是必不可少的。作为封装树脂表示耐电痕性的相对漏电起痕指数要达到材料组Ⅰ中所要求的水平。

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  • 有没有给3电平变频器用模块(M403,M404)推荐的缓冲电容?

  • 有多种与主端子间距相匹配,并具有不同的耐压和静电容量的缓冲电容器。请咨询Rubycon公司。

    • Rubycon公司网站

    • PV逆变器用IGBT模块介绍资料

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  • Q 152富士电机半导体产品目录的模块产品中,外形编号被表示为M□□□P□□□。请告诉含义。

  • M□□□: IGBT模块产品
    P□□□: IPM产品

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  • Q 153在富士IGBT仿真软件中添加计算条件,结果出现了“输入值超出设置范围”的信息。原因是什么?

  • 仿真软件中输入的损耗使用的是实测值。实测值都在各个型号的规格书所记载的代表特性范围内。因此,如果输入条件超出实测值范围,就会出现错误。

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  • Q 154关于V系列IPM,没有向控制输入端子输入PWM脉冲时(Vin:High Level),IPM会输出报警信号吗?

  • 没有输入信号,也可能输出报警信号。例如 IGBT芯片过热TjOH、控制电源电压欠压UV,都不依赖于输入信号,只要有过热或欠压,就会输出报警信号。至于短路SC/过电流OC,输入信号IGBT ON(Vin: Low Level)为输出报警信号的AND条件。

    • 富士IGBT V-IPM 应用手册第3章

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  • Q 155关于小容量IPM,在保护功能生效导致设备停止的情况下,是一直保持停止状态,还是在一定条件下可以自动恢复?

  • 可以自动恢复。当超出警报输出时间tFO后,如果故障原因消失,将自动解除保护。

    • Small IPM 应用手册 第3章 

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  • Q 156VCEsat,VF项目被分成terminal和chip。有什么区别?

  • terminal的VCEsatVF是主端子测量的导通电压,因此包括模块内部布线中产生的电压。测量端子上的导通电压时请参考。 另一方面,chip的VCEsatVF是指靠近半导体芯片的导通电压,因此不包括模块内部布线的电压。在计算IGBT和FWD中产生的导通损耗时,请根据芯片的导通电压进行计算。

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  • Q 157外壳颜色为茶色和黑色的模块之间有什么区别?

  • 不同颜色的模块在特性上不存在差异。 第5代模块(U系列)之前,所有模块都是黑色的,但在第6代模块(V系列)之后,取得了 RoHS认证, 为了区别于以前的产品,所以采用了茶色。

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  • Q 158封装内部的接线电阻和电感是多少?

  • 模块内部的主电流布线的电阻值,可根据规格书中记载的VCEsatVF的terminal和chip值进行计算。
     例: 2MBI600XNE120-50 (Tvj=25℃, Ic=600A)
       VCEsat (terminal) = 2.20V, VCEsat (chip)=1.45V
       内部布线电阻 Rint = (2.20V-1.45V)/600A=1.25mΩ
    关于内部接线电感值,敬请咨询。

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  • Q 159I2t (IFSM)的时间依赖性如何?

  • 在规格书/数据表中记载的I2t及IFSM的值是正弦半波10ms的浪涌电流波形的保证值。关于10ms以外的I2t及IFSM,敬请咨询。

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  • Q 160焊接端子使用什么材料进行电镀?

  • 请咨询富士电机或代理商的营业窗口。

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