IGBT의 분산력은 얼마입니까?

안녕하세요 여러분, 오랫동안 기사를 업데이트하지 않았습니다. 한편으로는 일이 바빠서 정말 게으릅니다. 통계에 따르면, 제가 매일 퇴근 후 휴대전화를 사용하는 평균 시간은 거의 2시간 정도입니다. 불쌍해. 긍정적이고 장래가 촉망되는 청년으로서 어떻게 이렇게 낙담할 수 있겠습니까? 그래서 저는 휴대폰을 끊고 계속해서 인기 있는 과학 기사를 쓰고 있어요!

이기간채팅하자IGBT힘을 낭비하고 친구들이 묻는 말을 자주 듣습니다.IGBT실행할 수 있는 최대 전류는 얼마입니까? 스위칭 주파수는 얼마나 높을 수 있습니까? 사실 맞아요.IGBT적용에 대해 조금 아는 사람이라면 이러한 문제에 대해 정확하고 정량적인 결과를 제공할 수 있는 방법이 없다는 것을 알아야 합니다.IGBT장치의 스위칭 주파수와 출력 전류는 주로 장치의 열 방출에 따라 달라집니다. 열 방출이 충분하다면IGBT생성된 열은 시간이 지나면 제거될 수 있습니다. 그러면 가능합니다.”오버 클러킹”。전력 제조업체가 일부 튜브를 고속 튜브라고 부르는 이유는 최적화되어 있기 때문입니다.IGBT스위칭 속도는 스위칭 손실을 줄입니다.그IGBT작동 중 열 방출의 전력 소비는 얼마입니까?어쩌면 당신은 매우 직관적인 개념을 가지고 있지 않을 수도 있습니다. 오늘은 몇몇 가전제품과IGBT소비전력의 수평적 비교를 살펴보세요.

먼저 IGBT의 손실에 대해 간략하게 소개해드리겠습니다.IGBT손실은 주로 다음과 같이 구분됩니다.스위칭 손실 및 전도 손실두 부분. 스위칭 손실은 다음과 같이 나뉩니다.턴온 손실 및 턴오프 손실，IGBT의 대부분의 응용 프로그램은유도 부하턴온 과정에서는 컬렉터 전류가 먼저 상승한 후 전압이 하강합니다. 반대로 턴오프 과도 상태에서는 IGBT의 컬렉터 전압이 먼저 상승한 후 전류가 하강합니다.IGBT스위칭 프로세스, 전압 및 전류는겹치는 부분，이 과정에서 전압과 전류는 모두 양수이고 이를 곱한 전력도 양수이므로방출 에너지。IGBT는 전력 전자 스위치이지만, 전도할 때 기계적 스위치와 다르며, 수 볼트의 전압 강하가 발생하므로 일정한 손실이 발생하는데, 이를 전도 손실이라고 합니다.

대부분의 산업용 애플리케이션의 경우,IGBT내부에 다이오드가 있을 겁니다. 다이오드는 수동 소자이지만, 옆에 있는 친구는 스위칭 소자라서, 다이오드를 사용할 수도, 사용할 수도 없습니다.다른 사람을 생각하지 않고 자신의 도덕적 향상에 주의를 기울이십시오.IGBT가 얼마나 빨리 켜지고, 얼마나 빨리 꺼지는지.그러나 재료의 고유한 특성으로 인해 그 순간에 전원을 끌 수 없으므로 다이오드는 짧은 시간 안에 역전압과 역전류를 동시에 감당해야 합니다. 이때 두 전압의 곱은 양수이므로 에너지를 방출해야 합니다. 다이오드의 순방향 턴온(turn-on)도 일부 손실을 발생시키지만, 턴오프 손실보다 작기 때문에 다이오드의 스위칭 손실은 주로 턴오프 손실을 의미합니다. 동시에 역방향 턴오프에는 일정 회복 시간이 필요하므로 다이오드의 스위칭 손실을 역회복 손실이라고도 합니다. 다이오드의 합IGBT마찬가지로, 직류 전압을 줄이기 위해 컨덕턴스 변조 방법을 채택했지만 여전히1-2V고전류에서는 다이오드의 순방향 전압 강하를 무시할 수 없으며, 이는 다이오드의 전도 손실입니다. 다이오드는 옆에 있는 대형 반도체의 압력뿐 아니라 새로운 소재의 영향까지 고려해야 하기 때문에 쉽지 않습니다.SiC다이오드 교체의 위험성은 다이오드의 압축 저항 또한 엄청나다는 것을 보여줍니다... 주제에서 조금 벗어나는군요. 계속하세요...

IGBT 스위칭 손실을 알아본 후 다시 살펴보겠습니다.IGBT손실 계산, 여기서 Lao Geng은 여러분에게 멋진 알고리즘을 보여주고 싶습니다. 목적은 모든 사람을 먼저 허용하는 것입니다.IGBT소산그리고 힘과 에너지관계에 대해 깊은 이해를 가지세요. 여기서는 간단한 설명을 위해 Infineon의 1700V 1400A 모듈을 모델 번호와 함께 사용합니다.FF1400R17IP4。과거 내용을 읽은 꼬마 친구들은 Lao Geng에게 왜 항상 이 파이프를 예로 드는지 물을 수도 있습니다. 한마디만 기억하세요. 저는 하이파워에 종사하고 있는데, 가장 먼저 접하게 된 것은 이 모듈입니다. 나는 이 모듈에 대해 깊은 감정을 갖고 있습니다. 다음 그림과 같이 이 모듈의 스위칭 손실과 전류 간의 대응 관계를 살펴보겠습니다.：

전류가 증가함을 알 수 있다.IGBT스위칭 손실은 더 커지고 온도와도 관련이 있습니다. 에 관하여1400열 방출이 좋은 모듈은 다음과 같이 실행할 수 있습니다.800，그럼 시작해 볼까요800예를 들어, 위의 그림에서 알아내는 것은 어렵지 않습니다.IGBT在125℃ 800각 턴온 손실의 전류는 다음과 같습니다.280mJ，단위는 또한mW，끄기 손실은420mJ，그러면 시간당 총 스위칭 손실은 다음과 같습니다.700mJ.가정하다IGBT스위칭 주파수는2kHz,IGBT의 1초는 700mJ * 2000 = 1400J의 열을 생성하는데, 이는 1.4시간 동안 소비되는 1kWh의 전기량과 같습니다. XNUMX초 발전은1400J전기 장비의 전력량과 동일합니까? 간단한 변환 후에는1400W경 노인은 가전제품을 둘러보다가 뜨거운 물 주전자에서 김이 나는 것을 발견하고 유명 브랜드를 살펴보았습니다.1500W，공교롭게도 모듈의 전력 소비와 유사합니다.

어떤 친구들은 당신이 너무 비전문적이라고 할지도 모릅니다. 어떻게 그럴 수 있죠? 네, 위의 계산은 실제 적용과 동떨어져 있고, 동시에 전도 손실, 다이오드 손실 등을 고려하지 않았기 때문에 정말 무의미합니다. 라오 겅의 주된 목적은 과학을 모두에게 대중화하는 것입니다.그리고 힘과 에너지얻을 수 있는 것이 있다고 느끼는 한 차이점이 있습니다. 사실은IGBT손실 계산 공식은 회로 토폴로지, 역률,PWM변조 등. 자세한 계산 공식에 대한 온라인 리소스가 많이 있습니다. 직접 찾아보실 수 있으며, 대부분은 Infineon 문서에서 가져온 것입니다.”Infineon IGBT 모듈의 손실 및 열 계산을 위한 IPOSIM 치수 프로그램”，찾을 수 없으면 Lao Geng에게 연락할 수도 있습니다. 연락처 정보는 과거에 제공되었습니다. 다음은 Infineon의 제품을 기반으로 한 것입니다.IPOSIM시뮬레이션 소프트웨어는 일반적으로 두 가지 방식으로 사용됩니다.IGBT인버터 전력 손실의 예를 살펴보십시오.IGBT일할 때 손실이 얼마나 큽니까?

이제 신에너지 전기 자동차가 인기를 끌고 있으므로 Infineon HP 드라이브 모듈 FS820R08A6P2B를 예로 들어 보겠습니다. 6유닛 자동차용 파워 모듈입니다. 신에너지 분야에 종사하는 친구들에 따르면 이 모듈은 Weilai, Geely 및 GM Buick에 사용되며 스타 제품입니다. 이 모듈의 정격 전압은 750V, 전류는 820A이며, 내부에는 IGBT 6개가 내장되어 있습니다. 이 모듈로 제작된 드라이버의 출력 전력은 최대 200kW까지 가능하며, 이는 승용차에 사용할 경우 매우 큰 이점을 제공합니다. 모듈의 내부 회로와 사진은 다음 그림과 같습니다.

간단한 전력 시뮬레이션에는 Infineon IPOSIM을 사용했습니다. 배터리 전압 400V, 출력 회로 500A, 스위칭 주파수 8kHz 조건에서 단일 IGBT의 전력 손실은 500W이며, 전체 모듈의 전력 손실은 약 3000W입니다. 겅은 다시 가전제품을 둘러보다가 목욕용 온수기의 전력이 3000WW에 불과하다는 것을 발견했다. 우연이었다. 이때 Lao Geng, 어떻게 그렇게 계산적일 수 있습니까?라고 말할 친구가있을 것입니다. 하하, 아시죠? . . 이렇게 손바닥만한 크기의 모듈이 작업할 때 이렇게 많은 전력을 소비할 수 있다는 것은 상상하기 어렵습니다.

위 모듈의 방열 전력은 작지 않습니다. 대형 모듈을 구축하고, 중전압 3300V 고전력 4500단 인버터를 예로 들어 설명하겠습니다. 이 인버터는 출력 전류가 1200A인 500AV 12A IHV 패키지 모듈을 채택했습니다. 아래 그림과 같이 6단 인버터에는 총 XNUMX개의 IGBT 모듈과 XNUMX개의 다이오드가 필요합니다.

절반 버스 전압에서2800V,출력 전류500, 스위칭 주파수1kHz의 시뮬레이션 데이터는 아래에 나와 있으며 3레벨 외부 튜브의 스위칭 손실이 가깝다는 것을 알 수 있습니다.2500W，튜브의 스위칭 손실은 단지740W，주로 인버터의 작동 조건과 관련이 있습니다. 나중에 기회가 되면 이 주제에 대해 구체적으로 이야기할 수 있으므로 이번 호에서는 다루지 않겠습니다.

간단한 계산에 따르면 단일 8,400레벨 브리지 암의 총 전력 소비량은 25W이고, 이 3개 위상의 총 전력 소비량은 약 XNUMXkW입니다. 이 전력 손실은 여전히 매우 크지만 이때 인버터의 출력 전력도 거의 XNUMXMW로 매우 큽니다. 주위를 둘러보면 집에는 이렇게 큰 가전제품이 없는 것 같습니다. 문득 얼마전에 전기세를 냈다는 생각이 들었습니다. 나는 목록을 보았다. 월 평균 전기요금은 200kWh, 전기요금은 100위안이므로 7위안으로 하루 3.5kWh 정도이다. 이 전력 소비량은 대부분의 가구에 해당할 것입니다. 위에서 언급한 인버터가 최대 부하로 작동할 경우, IGBT에서 발생하는 열은 몇 명의 사용자 전력 소비량과 같을까요? 하루에 낭비되는 전기요금은 얼마나 되나요? 관심 있는 친구들은 스스로 계산할 수 있습니다. 대답은 다음과 같습니다. 89 가구, 312 위안. 너 놀랐 니? 이는 건물 사용자에게 거의 충분한 전력입니다. 아, 몇몇 친구들은 산업 전기요금에 따라 계산해야 한다고 상기시켰습니다. 음, 가격이 더 높습니다. . .

 위의 사례 중 일부는 단순한 시뮬레이션 데이터일 뿐이며, 실제 적용 사례와 실제 적용 사례 사이에는 여전히 상당한 차이가 있습니다. 너무 심각하게 생각하지 말고, 일반적인 과학 지식으로 받아들이는 것이 좋습니다. 하지만 IGBT의 방열이 얼마나 중요한지 알아내는 것은 어렵지 않습니다. 이렇게 많은 양의 열을 제대로 처리하지 않으면 위험할 수 있습니다. . .

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