Jaka jest moc rozpraszania IGBT?

Witam wszystkich, dawno nie aktualizowałem swoich artykułów. Z jednej strony jestem zajęty pracą i naprawdę jestem leniwy. Według statystyk, średni czas, jaki codziennie po pracy spędzam na telefonie komórkowym, to prawie dwie godziny. Szkoda. Jak mogę pozwolić sobie na taki upadek, jako pozytywny i obiecujący młody człowiek? Rzuciłem więc komórkę i dalej piszę artykuły popularnonaukowe!

TookresPorozmawiajmyIGBTRozpraszaj moc, często słyszą pytania znajomychIGBTJaki jest maksymalny prąd, jaki może płynąć? Jak wysoka może być częstotliwość przełączania? Aktualnie tak.IGBTKażdy, kto wie coś na temat zastosowań, powinien wiedzieć, że nie ma sposobu, aby podać dokładne i ilościowe wyniki tych problemów.IGBTCzęstotliwość przełączania i prąd wyjściowy urządzenia zależą głównie od rozpraszania ciepła przez urządzenie. Tak długo, jak rozpraszanie ciepła jest wystarczająco dobre, umieśćIGBTWytworzone ciepło można w odpowiednim czasie odebrać i wtedy jest to możliwe.”Przetaktowywanie”。Powodem, dla którego producenci zasilaczy nazywają niektóre lampy szybkimi, jest to, że są one zoptymalizowane.IGBTSzybkość przełączania zmniejsza straty przełączania.żeIGBTJaki jest pobór mocy na odprowadzanie ciepła podczas pracy?Być może nie masz zbyt intuicyjnej koncepcji. Dzisiaj połączymy niektóre urządzenia gospodarstwa domowego iIGBTSpójrz na poziome porównanie zużycia energii.

Najpierw krótko omówmy straty w tranzystorach IGBT.IGBTStraty dzielą się głównie naStrata przełączania i utrata przewodzeniaDwie części. Straty przełączające dzielą się naStrata włączenia i utrata wyłączeniaPonieważ większość zastosowań IGBT jestObciążenie indukcyjnePodczas procesu włączania prąd kolektora najpierw rośnie, a następnie napięcie spada. Natomiast w stanie przejściowym wyłączania napięcie kolektora IGBT najpierw rośnie, a następnie prąd spada, tak żeIGBTProces przełączania, napięcie i prąd będą miałyCzęść nakładająca się，W tym procesie zarówno napięcie, jak i prąd są dodatnie, a pomnożona przez nie moc jest również dodatnia, więc będzieUwolnij energięChociaż IGBT jest przełącznikiem elektronicznym o dużej mocy, to różni się od przełącznika mechanicznego tym, że gdy jest przewodzony, występuje spadek napięcia o kilka woltów, a więc powstają pewne straty, zwane stratami przewodzenia.

W przypadku większości zastosowań przemysłowychIGBTW środku będzie dioda. Chociaż dioda jest elementem biernym, to kolega obok niej jest elementem przełączającym, więc nie może i nie może.zwracaj uwagę na swój własny wzrost moralny, nie myśląc o innych.Jak szybko IGBT się włącza i jak szybko się wyłącza.Jednakże, wrodzone właściwości materiału uniemożliwiają wyłączenie w tym momencie, więc dioda będzie w stanie wytrzymać jednocześnie napięcie i prąd wsteczny w krótkim czasie. W tym momencie pomnożona moc obu jest dodatnia, więc musi również uwolnić energię. Przełączanie diody w kierunku przewodzenia również powoduje pewne straty, ale są one mniejsze niż straty wyłączania, więc straty przełączania diody odnoszą się głównie do strat wyłączania. Jednocześnie, odwrotne wyłączenie wymaga określonego czasu regeneracji, więc straty przełączania diody są również nazywane stratami odzyskiwania wstecznego. Suma diodIGBTPodobnie, chociaż metoda modulacji przewodności została przyjęta w celu zmniejszenia napięcia stałego, nadal istnieją1-2VNie można ignorować spadku napięcia przewodzenia diody przy wysokim prądzie, który jest stratą przewodzenia diody. Trudno jest myśleć o diodach, nie tylko pod presją starszego brata, ale także nowych materiałów.SiCRyzyko związane z wymianą diody pokazuje, że odporność diody na ściskanie jest również niezwykła. . . To trochę odbiega od tematu. Kontynuuj. . .

Znając straty przełączania IGBT, przyjrzyjmy się im jeszcze raz.IGBTObliczanie strat, tutaj Lao Geng chce pokazać wspaniały algorytm, którego celem jest, aby wszyscy byli pierwsiIGBTrozpustaI moc i energiaMiej głębokie zrozumienie związku. Tutaj bierzemy moduł Infineon 1700 V 1400 A jako przykład dla prostego wyjaśnienia, z numerem modeluFF1400R17IP4。Mali przyjaciele, którzy czytają poprzednie treści, mogą zapytać Lao Genga, dlaczego zawsze bierzesz tę fajkę jako przykład. Zapamiętajcie słowo, zajmuję się dużą mocą i pierwszą rzeczą, z którą się zetknąłem, jest ten moduł. Mam głęboki sentyment do tego modułu. Przyjrzyjmy się odpowiedniej zależności między stratą przełączania a prądem tego modułu, jak pokazano na poniższym rysunku.:

Można to zauważyć wraz ze wzrostem prąduIGBTStrata przełączania staje się większa, a strata jest również związana z temperaturą. odnośnie do1400AModuł z dobrym odprowadzaniem ciepła może działać800A，W takim razie zacznijmy od800ANa przykład nie jest trudno dowiedzieć się z powyższego rysunku.IGBT在125℃ 800APod prądem każdej straty włączenia jest280mJ，Urządzenie również może byćmW，Utrata wyłączenia jest420mJ，Wtedy całkowita strata przełączania na czas wynosi700mJ.przypuszczaćIGBTCzęstotliwość przełączania wynosi2kHz,1s tranzystora IGBT wygeneruje 700 mJ *2000 = 1400 J ciepła, co odpowiada 1.4 kWh energii elektrycznej zużytej w ciągu godziny. Ta 1s generacja1400JOdpowiednik mocy sprzętu elektrycznego? Po prostej konwersji może to być równoważne a1400WStary Geng rozejrzał się po sprzętach gospodarstwa domowego, stwierdził, że w czajniku paruje gorąca woda i spojrzał na słynną markę.1500W，Przypadkowo jest ono podobne do zużycia energii przez moduł.

Niektórzy znajomi mogą powiedzieć, że jesteś zbyt nieprofesjonalny. Jak możesz to zrobić? Tak, powyższe obliczenia są naprawdę bezsensowne, ponieważ są oderwane od praktycznego zastosowania, a jednocześnie nie uwzględniają strat przewodzenia, strat diody itd. Głównym celem Lao Genga jest popularyzacja nauki wśród wszystkich.I moc i energiaRóżnica, o ile czujesz, że możesz coś zyskać. W rzeczywistościIGBTWzór na obliczenie strat jest złożony i wiąże się z topologią obwodu, współczynnikiem mocy,PWMModulacja i tak dalej. W Internecie można znaleźć wiele szczegółowych wzorów obliczeniowych. Możesz ich poszukać sam, a większość z nich pochodzi z dokumentu Infineon.Program wymiarujący IPOSIM do obliczeń strat i ciepła modułów Infineon IGBT”，Jeśli nie możesz go znaleźć, możesz również skontaktować się z Lao Gengiem. Informacje kontaktowe były dostępne w przeszłości. Poniższe informacje są oparte na InfineonIPOSIMOprogramowanie symulacyjne jest powszechnie używane na dwa sposoby.IGBTSpójrz na przykład rozpraszania mocy falownika.IGBTJak duża jest strata podczas pracy?

Teraz, gdy nowe pojazdy elektryczne są tak popularne, jako przykład weźmy moduł napędowy Infineon HP FS820R08A6P2B. Jest to 6-jednostkowy samochodowy moduł zasilania. Według znajomych zajmujących się nową energią moduł ten jest stosowany w Weilai, Geely i GM Buick i jest produktem gwiazdorskim. Napięcie znamionowe tego modułu wynosi 750 V, prąd 820 A, a w środku znajduje się 6 tranzystorów IGBT. Moc wyjściowa sterownika z tego modułu może sięgać 200 kW, co jest absolutnie korzystne w przypadku zastosowania w samochodach osobowych. Poniższy rysunek przedstawia moduł i jego obwód wewnętrzny:

Infineon IPOSIM służy do prostej symulacji mocy. Przy napięciu akumulatora 400 V, prądzie wyjściowym 500 A i częstotliwości przełączania 8 kHz, moc rozpraszana pojedynczego tranzystora IGBT wynosi 500 W, a całego modułu około 3000 W. Geng ponownie rozejrzał się po sprzęcie AGD i stwierdził, że moc podgrzewacza wody do kąpieli wynosiła zaledwie 3000 W. Co za zbieg okoliczności. W tej chwili z pewnością znajdą się przyjaciele, którzy powiedzą: Lao Geng, jak możesz być tak wyrachowany? Hahaha, wiesz. . . Trudno sobie wyobrazić, że tak mieszczący się w dłoni moduł może generować tak duży pobór prądu podczas pracy.

Moc rozpraszania ciepła powyższego modułu nie jest mała. Zbudujmy duży moduł, a jako przykład weźmy trójpoziomowy falownik średniego napięcia 3300 V dużej mocy. Falownik wykorzystuje moduł w obudowie IHV 4500 A, 1200 A i prądzie wyjściowym 500 A. Łącznie dla trzech poziomów potrzeba 12 modułów IGBT i 6 diod, jak pokazano na poniższym rysunku:

Przy połowie napięcia magistrali2800V,prąd wyjściowy500A,częstotliwość przełączania1kHzDane symulacyjne pokazano poniżej i widać, że strata przełączania trzypoziomowej rury zewnętrznej jest bliska.2500W，Strata przełączania lampy jest tylko740W，Jest to związane głównie z warunkami pracy falownika. Później, gdy będzie taka możliwość, będzie można porozmawiać konkretnie na ten temat, dlatego w tym numerze nie będę o tym mówił.

Po prostych obliczeniach całkowity pobór mocy pojedynczego trzypoziomowego ramienia mostu wynosi 8,400 W, a całkowity pobór mocy tych trzech faz wynosi około 25 kW. Ta strata mocy jest nadal bardzo duża, ale w tym momencie moc wyjściowa falownika jest również bardzo duża, prawie 3 MW. Rozglądając się, wydaje się, że w domu nie ma tak dużych urządzeń. Nagle pomyślałem, że jakiś czas temu zapłaciłem rachunek za prąd. Spojrzałem na listę. Średni miesięczny rachunek za prąd wynosi 200 kWh, a rachunek za prąd to 100 juanów, czyli około 7 kWh dziennie w przeliczeniu na 3.5 juana. To zużycie energii elektrycznej powinno odpowiadać zużyciu większości gospodarstw domowych. Jeśli wspomniany powyżej falownik pracuje z pełnym obciążeniem, ile użytkowników będzie zużywać energię elektryczną z ciepła generowanego przez tranzystor IGBT? Ile pieniędzy marnuje się w ciągu jednego dnia na rachunku za prąd? Zainteresowani znajomi mogą sami obliczyć. Oto odpowiedź bezpośrednio: 89 gospodarstw domowych, 312 juanów. Czy jesteś zaskoczony? To prawie tyle prądu, ile potrzeba użytkownikom budynku. Ach, niektórzy znajomi przypomnieli, że należy to rozliczyć według rachunku za prąd przemysłowy. Cóż, cena jest wyższa. . .

 Niektóre z powyższych przypadków to jedynie proste dane symulacyjne, a między nimi a rzeczywistym zastosowaniem wciąż istnieje pewna luka. Nie należy traktować tego zbyt poważnie, po prostu jako popularnonaukowe. Jednak nietrudno stwierdzić, jak istotne jest odprowadzanie ciepła w tranzystorach IGBT. Jeśli tak duża ilość ciepła nie zostanie odpowiednio przetworzona, będzie to niebezpieczne. . .

OK, podzielmy się tym dzisiaj tutaj. Jeśli coś jest nie tak z powyższą treścią, proszę o krytykę i poprawienie mnie! Jeśli czujesz, że coś zyskałeś, pomóż, polub to i przekaż dalej, aby ten artykuł mógł zobaczyć więcej potrzebujących osób. Dziękuję!Aby dowiedzieć się więcej o sprzęcie energoelektronicznym, przeszukaj oficjalne konto WeChat „Technologia elektroenergetyczna Dr. Genga” w serwisie WeChat, które będzie aktualizowane co tydzień i przeniesie Cię do oceanu technologii energoelektronicznej!Część zdjęć pochodzi z Internetu. Jeśli zauważysz jakiekolwiek naruszenia, skontaktuj się z autorem, aby je usunąć!