IGBT-модули

В настоящее время транзисторы IGBT выпускаются, как правило, в виде модулей в прямоугольных корпусах с односторонним прижимом и охлаждением ("Mitsubishi", "Siemens", "Semikron" и др.) и таблеточном исполнении с двухсторонним охлаждением ("Toshiba Semiconductor Group"). Типовая конструкция модуля в прямоугольном корпусе показана на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 - Типовая конструкция IGBT-модуля: 1 - кристалл; 2 - слой керамики; 3-спайка; 4 - нижнее теплоотводящее основание

Модули с односторонним охлаждением выполняются в прочном пластмассовом корпусе с паянными контактами и изолированным основанием. Все электрические контакты находятся в верхней части корпуса. Отвод тепла осуществляется через основание.. В модулях IGBT цепи управления (драйверы) непосредственно включены в их структуру. Ток управления IGBT мал, поэтому цепь управления конструктивно компактна. "Интеллектуальные" транзисторные модули (ИТМ), выполненные на IGBT, содержат: устройства защиты от токов короткого замыкания; защиту от исчезновения управляющего сигнала; одновременной проводимости в противоположных плечах силовой схемы; исчезновения напряжения источника питания и других аварийных явлений. Предусмотрены также и системы диагностирования. В структуре ИТМ на IGBT предусматривается в ряде случаев система управления с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и однокристальная ЭВМ. Во многих модулях имеется схема активного фильтра для коррекции коэффициента мощности и уменьшения содержания высших гармонических в питающей сети. IGBT-модуль по внутренней электрической схеме может представлять собой единичный IGBT, двойной модуль (half-bridge), где два IGBT соединены последовательно (полумост), прерыватель (chopper), в котором единичный IGBT последовательно соединён с диодом, однофазный или трёхфазный мост. Во всех случаях, кроме прерывателя, модуль содержит параллельно каждому IGBT встроенный обратный диод. Наиболее распространённые схемы соединений IGBT- модулей приведены на рисунке 1.4. Основное различие между дискретными приборами и сильноточными модулями заключается в способе электрической связи их с другими элементами схемы. Дискретные компоненты соединяются с элементами схемы на печатной плате посредством пайки. Максимальное значение токов в контактных соединениях печатной платы обычно не превосходит 100 А в установившихся режимах работы. Это накладывает естественные ограничения на число параллельно соединяемых компонентов.

Рисунок 8.4 - Схемы IGBT-модулей

В настоящее время IGBT как класс приборов силовой электроники занимает и будет занимать доминирующее положение для диапазона мощностей от единиц киловатт до единиц мегаватт при создании управляемых выпрямителей и преобразователей частоты для регулируемого электропривода средней мощности, преобразователей индукционного нагрева, сварочных аппаратов, источников бесперебойного питания.

Дальнейшее совершенствование транзисторов и модулей IGBT идет по пути:

-повышения диапазона предельных коммутируемых токов и напряжений;

-повышения быстродействия;

-повышения стойкости к перегрузкам и аварийным режимам;

-снижения прямого падения напряжения;

-разработки новых структур с плотностями токов, приближающихся к тиристорным;

-развития "интеллектуальных" IGBT (со встроенными функциями диагностики и защит).

Литература

1. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. Учебник для вузов,- М.: Энергоатомиздат,1981- 576с.

2. Москаленко В.В. Автоматизированный электропривод:- М.: Энергоатомиздат, 1985- 416с.

3. Алексеев С.Б. Силовые преобразовательные устройства: Учебное пособие.- Алматы.: АИЭС, 2006.-90 с.

Дата добавления: 2015-06-30; просмотров: 272; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!