قدرت پراکندگی IGBT چقدر است؟

سلام به همه، من مدت زیادی است که مقالاتم را به روز نکرده ام. از یک طرف مشغول کارم هستم و واقعا تنبلم. طبق آمار، میانگین زمانی که من هر روز بعد از کار با تلفن همراهم می گذرانم تقریباً دو ساعت است. حیف شد. به عنوان یک جوان مثبت و آینده دار، چگونه می توانم به خودم اجازه بدهم که اینطور پایین بیایم؟ بنابراین تلفن همراهم را رها کردم و به مقالات علمی عامه پسند ادامه دادم!

ایندورهبیا با هم گپ بزنیمIGBTانرژی را از بین ببرید، اغلب می شنوید که دوستان می پرسندIGBTحداکثر جریانی که می تواند اجرا شود چقدر است؟ فرکانس سوئیچینگ چقدر می تواند باشد؟ در واقع، بله.IGBTهر کسی که چیزی در مورد کاربرد می داند باید بداند که هیچ راهی برای ارائه نتایج دقیق و کمی از این مشکلات وجود ندارد.IGBTفرکانس سوئیچینگ و جریان خروجی دستگاه عمدتاً به اتلاف گرمای دستگاه بستگی دارد. تا زمانی که اتلاف گرما به اندازه کافی خوب است، قرار دهیدIGBTگرمای تولید شده را می توان به موقع از بین برد، سپس می توانید.اورکلاکینگدلیل اینکه سازندگان برق برخی از لوله ها را لوله های سریع می نامند این است که آنها بهینه هستند.IGBTسرعت سوئیچینگ تلفات سوئیچینگ را کاهش می دهد.کهIGBTتوان مصرفی اتلاف حرارت در حین کار چقدر است؟شاید شما مفهوم خیلی شهودی ندارید. امروز، ما برخی از لوازم خانگی وIGBTنگاهی به مقایسه افقی مصرف برق بیندازید.

ابتدا، بیایید به طور خلاصه تلفات IGBT را معرفی کنیم.IGBTضرر عمدتاً به تقسیم می شوداز دست دادن سوئیچینگ و افت هدایتدو بخش. تلفات سوئیچینگ به دو دسته تقسیم می شونداز دست دادن روشن شدن و از دست دادن خاموشزیرا اکثر کاربردهای IGBT عبارتند ازبار القاییدر فرآیند روشن شدن، ابتدا جریان کلکتور افزایش مییابد و سپس ولتاژ کاهش مییابد. برعکس، برای حالت گذرای خاموش شدن، ابتدا ولتاژ کلکتور IGBT افزایش مییابد و سپس جریان کاهش مییابد، به طوری کهIGBTفرآیند سوئیچینگ، ولتاژ و جریان خواهد داشتقسمت همپوشانیدر این فرآیند، ولتاژ و جریان هر دو مثبت هستند و توان ضرب در آنها نیز مثبت است، بنابراینآزاد کردن انرژیاگرچه IGBT یک سوئیچ الکترونیکی قدرت است، اما هنگام هدایت با سوئیچ مکانیکی متفاوت است و افت ولتاژ چند ولتی وجود خواهد داشت، بنابراین تلفات خاصی نیز ایجاد میکند که به آن تلفات هدایتی میگویند.

برای اکثر کاربردهای صنعتی،IGBTیک دیود در داخل وجود خواهد داشت. با اینکه دیود یک دستگاه غیرفعال است، اما چون رفیق کنار آن یک دستگاه سوئیچینگ است، نمی تواند و نمی تواند.بدون فکر کردن به دیگران به ارتقای اخلاقی خود توجه کنید.اینکه IGBT چقدر سریع روشن میشود، چقدر سریع خودش خاموش میشود.با این حال، ویژگی های ذاتی مواد تعیین می کند که شما در آن لحظه توانایی خاموش شدن را ندارید، به طوری که دیود ولتاژ معکوس و جریان معکوس را همزمان در مدت زمان کوتاهی تحمل می کند. در این زمان، توان ضربی این دو مثبت است، بنابراین نیاز به آزادسازی انرژی نیز دارد. روشن شدن رو به جلو دیود نیز مقداری تلفات ایجاد می کند، اما از تلفات خاموش شدن کمتر است، بنابراین افت سوئیچ دیود عمدتاً به تلفات خاموش اشاره دارد. در عین حال، خاموش شدن معکوس به زمان بازیابی معینی نیاز دارد، بنابراین از دست دادن سوئیچ دیود، افت بازیابی معکوس نیز نامیده می شود. مجموع دیودهاIGBTبه طور مشابه، اگرچه روش مدولاسیون رسانایی برای کاهش ولتاژ مستقیم اتخاذ شده است، هنوز هم وجود دارد1-2Vافت ولتاژ پیشروی دیود را نمی توان در جریان بالا نادیده گرفت که این افت رسانایی دیود است. فکر کردن به دیودها، نه تنها تحت فشار برادر بزرگ در کنار آنها، بلکه با مواد جدید نیز آسان نیست.SiCخطر تعویض دیود نشان می دهد که مقاومت فشاری دیود نیز فوق العاده است. . . کمی خارج از موضوع است. ادامه دادن. . .

پس از دانستن تلفات سوئیچینگ IGBT، بیایید دوباره به آن نگاه کنیم.IGBTمحاسبه ضرر، در اینجا لائو گنگ می خواهد یک الگوریتم فوق العاده را به شما نشان دهد، هدف این است که ابتدا به همه اجازه دهیدIGBTاتلافو قدرت و انرژیدرک عمیقی از رابطه داشته باشید. در اینجا، ماژول 1700 ولت 1400 آمپر Infineon را به عنوان مثال برای توضیح ساده، با شماره مدلFF1400R17IP4。دوستان کوچکی که مطالب گذشته را می خوانند ممکن است از لائو گنگ بپرسند که چرا همیشه این پیپ را به عنوان مثال در نظر می گیرید. یک کلمه به یاد داشته باشید، من درگیر قدرت بالا هستم و اولین چیزی که با آن تماس گرفتم این ماژول است. من احساسات عمیقی نسبت به این ماژول دارم. بیایید نگاهی به رابطه متناظر بین تلفات سوئیچینگ و جریان این ماژول، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، بیندازیم.:

مشاهده می شود که با افزایش جریانIGBTتلفات سوئیچینگ بزرگتر می شود و تلفات نیز به دما مربوط می شود. با توجه به1400Aماژول، با اتلاف گرما خوب، می تواند اجرا شود800A، سپس اجازه دهید با شروع800Aبه عنوان مثال، فهمیدن از شکل بالا دشوار نیست.IGBT在125℃ 800Aتحت جریان هر از دست دادن روشن شدن است280 میلی ژول，واحد نیز می تواند باشدmWsاز دست دادن خاموش است420 میلی ژول，سپس کل تلفات سوئیچینگ در هر زمان است700 میلی ژولفرض کنیدIGBTفرکانس سوئیچینگ است2kHz،هر یک ثانیه IGBT، ۷۰۰ میلیژول * ۲۰۰۰ = ۱۴۰۰ ژول گرما تولید میکند که معادل ۱.۴ کیلووات ساعت برق مصرفی در یک ساعت است. این تولید ۱ ثانیهای1400Jمعادل چند قدرت تجهیزات الکتریکی؟ پس از تبدیل ساده، می تواند معادل a باشد1400Wگنگ قدیمی به اطراف لوازم خانگی نگاه کرد، کتری آب گرم را در حال بخار یافت و به مارک معروف نگاه کرد.1500W， تصادفاً مشابه مصرف برق ماژول است.

ممکن است برخی از دوستان بگویند که شما بیش از حد غیرحرفه ای هستید. چطور می توانید این کار را انجام دهی؟ بله، محاسبه فوق واقعاً بی معنی است، زیرا از کاربرد عملی جدا شده است و در عین حال، افت هدایت، افت دیود و ... را در نظر نمی گیرد. هدف اصلی لائو گنگ عمومی کردن علم برای همه است.و قدرت و انرژیتفاوت، تا زمانی که احساس کنید چیزی برای به دست آوردن وجود دارد. در حقیقتIGBTفرمول محاسبه تلفات پیچیده است که به توپولوژی مدار، ضریب توان،PWMمدولاسیون و غیره. منابع آنلاین زیادی برای فرمول های محاسبه دقیق وجود دارد. می توانید خودتان آنها را جستجو کنید، و بیشتر آنها از یک سند Infineon هستند."برنامه ابعادی IPOSIM برای محاسبه تلفات و حرارت ماژولهای IGBT شرکت Infineonاگر نمی توانید آن را پیدا کنید، می توانید با Lao Geng نیز تماس بگیرید. اطلاعات تماس در گذشته در دسترس بوده است. موارد زیر بر اساس Infineon استIPOSIMنرم افزار شبیه سازی معمولاً به دو صورت استفاده می شود.IGBTبرای مثالی از اتلاف توان اینورتر، نگاهی بیندازید.IGBTضرر هنگام کار چقدر است؟

اکنون که خودروهای برقی با انرژی جدید بسیار محبوب هستند، بیایید ماژول Infineon HP Drive FS820R08A6P2B را به عنوان مثال در نظر بگیریم. این یک ماژول برق 6 واحدی خودرو است. به گفته دوستان فعال در زمینه انرژی نو، این ماژول در Weilai، Geely و GM Buick استفاده می شود و یک محصول ستاره ای است. ولتاژ نامی این ماژول ۷۵۰ ولت و جریان آن ۸۲۰ آمپر است و ۶ عدد IGBT در داخل آن قرار دارد. توان خروجی درایور ساخته شده از این ماژول میتواند به ۲۰۰ کیلووات برسد که هنگام استفاده در خودروهای سواری کاملاً کارآمد است. تصویر ماژول و مدار داخلی در شکل زیر نشان داده شده است:

برای شبیهسازی ساده توان از Infineon IPOSIM استفاده شده است. تحت شرایط ولتاژ باتری ۴۰۰ ولت، مدار خروجی ۵۰۰ آمپر و فرکانس سوئیچینگ ۸ کیلوهرتز، توان اتلافی یک IGBT واحد ۵۰۰ وات و توان اتلافی کل ماژول حدود ۳۰۰۰ وات وات است. گنگ دوباره به اطراف لوازم خانگی نگاه کرد و متوجه شد که قدرت آبگرمکن برای حمام کردن فقط 3000 وات وات است. چه تصادفی. در این زمان، حتماً دوستانی هستند که بگویند لائو گنگ، چگونه می توانید اینقدر حسابگر باشید؟ هاها میدونی . . تصور اینکه چنین ماژولی به اندازه کف دست بتواند مصرف انرژی زیادی را هنگام کار تولید کند دشوار است.

توان اتلاف حرارت ماژول فوق کم نیست. بیایید یک ماژول بزرگ بسازیم و اینورتر سه سطحی توان بالای ولتاژ متوسط ۳۳۰۰ ولت را به عنوان مثال برای توضیح در نظر بگیریم. این اینورتر از ماژول بسته IHV با ولتاژ ۴۵۰۰AV و جریان خروجی ۵۰۰ آمپر استفاده میکند. در مجموع ۱۲ ماژول IGBT و ۶ دیود برای سه سطح مورد نیاز است، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است:

با ولتاژ نیم باس2800V,جریان خروجی500Aفرکانس سوئیچینگ1kHzداده های شبیه سازی در زیر نشان داده شده است و می توان مشاهده کرد که افت سوئیچینگ لوله بیرونی سه سطح نزدیک است.2500Wفقدان سوئیچینگ لوله فقط است740Wاین عمدتا به وضعیت کار اینورتر مربوط می شود. بعداً که فرصت کردید، می توانید به طور خاص در مورد این موضوع صحبت کنید، بنابراین در این شماره در مورد آن صحبت نمی کنم.

پس از یک محاسبه ساده، مجموع برق مصرفی یک بازوی پل سه سطحی 8,400 وات و کل برق مصرفی آن سه فاز حدود 25 کیلو وات است. این تلفات برق هنوز بسیار زیاد است، اما در این زمان، توان خروجی اینورتر نیز بسیار زیاد است، نزدیک به 3 مگاوات. با نگاهی به اطراف، به نظر می رسد که چنین لوازم بزرگی در خانه وجود ندارد. ناگهان فکر کردم چند وقت پیش قبض برق را پرداخت کردم. من به لیست نگاه کردم. میانگین قبض برق ماهانه 200 کیلووات ساعت و قبض برق 100 یوان است، بنابراین حدود 7 کیلووات ساعت در روز در 3.5 یوان است. این مصرف برق باید بتواند بیشتر خانوارها را نشان دهد. اگر اینورتر ذکر شده در بالا با بار کامل کار کند، گرمای تولید شده توسط IGBT معادل مصرف برق چند کاربر خواهد بود؟ قبض برق در روز چقدر هدر می رود؟ دوستان علاقه مند می توانند خودشان محاسبه کنند. در اینجا پاسخ مستقیم است: 89 خانوار، 312 یوان. تعجب کردی؟ برق تقریباً برای کاربران یک ساختمان کافی است. آخه بعضی از دوستان یادآوری کردند که باید طبق قبض برق صنعتی محاسبه بشه. خب قیمتش بالاتره . .

 برخی از موارد فوق فقط دادههای شبیهسازی سادهای هستند و هنوز فاصلهی مشخصی بین آنها و کاربرد واقعی وجود دارد. خیلی جدی نگیرید، فقط آن را به عنوان یک علم عمومی در نظر بگیرید. با این حال، فهمیدن اینکه اتلاف حرارت IGBT چقدر حیاتی است، کار سختی نیست. اگر چنین مقدار زیادی گرما به خوبی مدیریت نشود، خطرناک خواهد بود. . .

خوب، بیایید آن را امروز اینجا به اشتراک بگذاریم. اگر در مطالب فوق اشکالی وجود دارد، لطفاً من را نقد و اصلاح کنید! اگر احساس می کنید چیزی به دست آورده اید، لطفاً آن را لایک و فوروارد کنید تا این مقاله برای افراد نیازمند بیشتر دیده شود. متشکرم!برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد سخت افزار الکترونیکی قدرت، لطفاً حساب رسمی WeChat "فناوری الکترونیک قدرت دکتر گنگ" را در WeChat جستجو کنید، که هر هفته به روز می شود تا شما را به اقیانوس فناوری الکترونیک قدرت برساند!برخی از تصاویر از اینترنت است. در صورت وجود هرگونه تخلف، لطفا با نویسنده تماس بگیرید تا آنها را حذف کنید!