Halo semuanya, saya sudah lama tidak memperbarui artikel saya. Di satu sisi, aku sibuk dengan pekerjaanku, dan aku sangat malas. Menurut statistik, rata-rata waktu yang saya habiskan di ponsel setelah bekerja setiap hari hampir dua jam. Itu sangat disayangkan. Sebagai pemuda yang positif dan menjanjikan, bagaimana saya bisa membiarkan diri saya terpuruk seperti ini? Jadi saya mematikan ponsel saya dan terus mengerjakan artikel sains populer!

IniperiodeAyo ngobrolIGBTMenghamburkan tenaga, sering dengar teman bertanyaIGBTBerapa arus maksimum yang dapat berjalan? Seberapa tinggi frekuensi peralihannya? Sebenarnya ya.IGBTSiapapun yang mengetahui sesuatu tentang aplikasi harus tahu bahwa tidak ada cara untuk memberikan hasil yang akurat dan kuantitatif dari masalah ini.IGBTFrekuensi peralihan dan arus keluaran perangkat terutama bergantung pada pembuangan panas perangkat. Selama pembuangan panasnya cukup baik, masukkanIGBTPanas yang dihasilkan dapat hilang pada waktunya, lalu Anda bisa.”Overclocking”。Alasan mengapa produsen listrik menyebut beberapa tabung sebagai tabung cepat adalah karena tabung tersebut dioptimalkan.IGBTKecepatan peralihan mengurangi kerugian peralihan.bahwaIGBTBerapa konsumsi daya pembuangan panas selama operasi?Mungkin Anda tidak memiliki konsep yang intuitif. Hari ini kita akan menggabungkan beberapa peralatan rumah tangga danIGBTLihatlah perbandingan horizontal konsumsi daya.

Pertama, mari kita perkenalkan secara singkat kerugian IGBT.IGBTKerugian tersebut terutama dibagi menjadiKehilangan saklar dan kehilangan konduksiDua bagian. Switching loss dibagi menjadiKerugian turn-on dan kerugian turn-off，Karena sebagian besar aplikasi IGBT adalahBeban induktifDalam proses penyalaan, arus kolektor naik terlebih dahulu, kemudian tegangan turun. Sebaliknya, pada keadaan transien mati-mati, tegangan kolektor IGBT naik terlebih dahulu, kemudian arus turun, sehinggaIGBTProses switching, tegangan dan arus akan adaBagian yang tumpang tindih,Dalam proses ini, tegangan dan arus sama-sama positif, dan daya dikalikan juga positif, sehingga akanmelepaskan energi。Meskipun IGBT adalah sakelar elektronika daya, ia berbeda dari sakelar mekanis saat menghantarkan, dan akan ada penurunan tegangan beberapa volt, sehingga juga akan menghasilkan kerugian tertentu, yang disebut kerugian konduksi.

Untuk sebagian besar aplikasi industri,IGBTAkan ada dioda di dalamnya. Walaupun dioda termasuk perangkat pasif, namun karena sobat di sebelahnya adalah perangkat switching, maka ia tidak bisa dan tidak bisa.memperhatikan peningkatan moral diri sendiri tanpa memikirkan orang lain.Seberapa cepat IGBT menyala, seberapa cepat ia mati sendiri.Namun, karakteristik material bawaan menentukan bahwa Anda tidak memiliki kemampuan untuk mematikan pada saat itu, sehingga dioda akan menanggung tegangan balik dan arus balik secara bersamaan dalam waktu singkat. Pada saat ini, perkalian kekuatan keduanya adalah positif, sehingga perlu juga melepaskan energi. Penghidupan dioda ke depan juga akan menyebabkan beberapa kerugian, tetapi ini lebih kecil daripada kerugian mematikan, sehingga kerugian peralihan dioda terutama mengacu pada kerugian mematikan. Pada saat yang sama, pemadaman balik memerlukan waktu pemulihan tertentu, sehingga kerugian peralihan dioda juga disebut kerugian pemulihan terbalik. Jumlah diodaIGBTDemikian pula, walaupun metode modulasi konduktansi diadopsi untuk mengurangi tegangan searah, masih ada1-2VPenurunan tegangan maju dioda tidak dapat diabaikan pada arus tinggi, yang merupakan hilangnya konduksi dioda. Tidak mudah untuk memikirkan dioda, tidak hanya di bawah tekanan kakak di sebelahnya, tetapi juga oleh material baru.SiCResiko penggantian dioda menunjukkan bahwa ketahanan kompresi dioda juga luar biasa. . . Ini sedikit keluar dari topik. Lanjutkan. . .

Setelah mengetahui rugi-rugi peralihan IGBT, mari kita lihat lagi.IGBTPerhitungan kerugian, di sini Lao Geng ingin menunjukkan kepada Anda algoritma yang luar biasa, tujuannya adalah untuk membuat semua orang terlebih dahuluIGBTmenghilangnyaDan kekuatan dan energiMemiliki pemahaman yang mendalam tentang hubungan tersebut. Disini kita ambil contoh modul 1700V 1400A Infineon untuk penjelasan sederhananya, dengan nomor modelFF1400R17IP4。Teman-teman kecil yang membaca konten sebelumnya mungkin bertanya kepada Lao Geng mengapa Anda selalu mengambil pipa ini sebagai contoh. Ingat satu kata, saya terlibat dalam kekuatan tinggi, dan hal pertama yang saya hubungi adalah modul ini. Saya mempunyai perasaan mendalam terhadap modul ini. Mari kita lihat hubungan yang sesuai antara rugi-rugi switching dan arus modul ini, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.：

Hal ini dapat dilihat seiring dengan meningkatnya arusIGBTKerugian peralihan menjadi lebih besar, dan kerugian tersebut juga terkait dengan suhu. dengan memperhatikan1400AModul, dengan pembuangan panas yang baik, dapat berjalan dengan baik800A，Kalau begitu mari kita mulai800AMisalnya saja tidak sulit untuk mengetahuinya dari gambar di atas.IGBT在125℃ 800ADi bawah arus setiap turn-on ada kerugian280 mJ�Satuannya juga bisamWs,Kerugian mematikan adalah420 mJ，Maka total kerugian peralihan per waktu adalah700 mJ.memperkirakanIGBTFrekuensi peralihan adalah2kHz,1s IGBT akan menghasilkan panas sebesar 700mJ * 2000 = 1400J, yang setara dengan 1.4 kWh listrik yang dikonsumsi dalam satu jam. Pembangkitan 1s tersebut1400JSetara dengan berapa daya peralatan listrik? Setelah konversi sederhana, ini bisa setara dengan a1400WGeng Tua melihat sekeliling peralatan rumah tangga, menemukan ketel air panas mengepul, dan melihat merek terkenal.1500W,Secara kebetulan, ini mirip dengan konsumsi daya modul.

Beberapa teman mungkin mengatakan Anda terlalu tidak profesional. Bagaimana Anda bisa melakukan itu? Ya, perhitungan di atas sungguh tidak ada artinya, karena lepas dari penerapan praktis, sekaligus tidak memperhitungkan rugi-rugi konduksi, rugi-rugi dioda, dan sebagainya. Tujuan utama Lao Geng adalah mempopulerkan ilmu pengetahuan bagi semua orang.Dan kekuatan dan energiBedanya, selama Anda merasa ada untung. nyatanyaIGBTRumus perhitungan kerugiannya rumit, yang berkaitan dengan topologi rangkaian, faktor daya,PWMModulasi dan sebagainya. Ada banyak sumber online untuk rumus penghitungan terperinci. Anda bisa mencarinya sendiri, dan sebagian besar berasal dari dokumen Infineon.”Program dimensi IPOSIM untuk perhitungan kehilangan dan termal modul Infineon IGBT”,Jika Anda tidak dapat menemukannya, Anda juga dapat menghubungi Lao Geng. Informasi kontak telah tersedia sebelumnya. Berikut ini berdasarkan InfineonIPOSIMPerangkat lunak simulasi biasanya digunakan dalam dua cara.IGBTUntuk contoh disipasi daya inverter, lihatlah.IGBTSeberapa besar kerugian saat bekerja?

Sekarang kendaraan listrik energi baru begitu populer, mari kita ambil contoh modul Infineon HP Drive FS820R08A6P2B. Ini adalah modul daya otomotif 6 unit. Menurut teman-teman yang bergerak di bidang energi baru, modul ini digunakan di Weilai, Geely dan GM Buick, dan merupakan produk unggulan. Tegangan terukur modul ini adalah 750V, arus 820A, dan terdapat 6 IGBT di dalamnya. Daya keluaran driver yang terbuat dari modul ini dapat mencapai 200 kW, yang sangat optimal jika digunakan pada mobil penumpang. Gambar modul dan rangkaian internalnya ditunjukkan pada gambar berikut:

Infineon IPOSIM digunakan untuk simulasi daya sederhana. Pada kondisi tegangan baterai 400V, rangkaian keluaran 500A, dan frekuensi switching 8kHz, daya disipasi satu IGBT adalah 500W, dan daya disipasi seluruh modul sekitar 3000W. Geng melihat sekeliling peralatan rumah tangga lagi, dan menemukan bahwa daya pemanas air untuk mandi hanya 3000W W. Sungguh suatu kebetulan. Saat ini pasti ada beberapa teman yang berkata, Lao Geng, kok bisa begitu perhitungan? Haha, kamu tahu. . . Sulit membayangkan modul seukuran telapak tangan bisa menghasilkan konsumsi daya sebesar itu saat bekerja.

Daya disipasi panas modul di atas tidaklah kecil. Mari kita membangun modul yang besar, dan ambil contoh inverter tiga tingkat daya tinggi 3300V tegangan menengah sebagai ilustrasi. Inverter ini menggunakan modul paket IHV 4500AV 1200A dengan arus keluaran 500 A. Sebanyak 12 modul IGBT dan 6 dioda diperlukan untuk tiga tingkat tersebut, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut:

Pada tegangan setengah bus2800V, arus keluaran500A, frekuensi peralihan1kHzData simulasi ditunjukkan di bawah ini, dan dapat dilihat bahwa kerugian peralihan pada tabung luar tiga tingkat hampir sama.2500W,Hilangnya peralihan tabung saja740W,Ini terutama terkait dengan kondisi kerja inverter. Nanti bila ada kesempatan, Anda bisa membicarakan topik ini secara spesifik, jadi saya tidak akan membicarakannya di edisi kali ini.

Setelah perhitungan sederhana, total konsumsi daya dari satu lengan jembatan tiga tingkat adalah 8,400 W, dan total konsumsi daya ketiga fase tersebut adalah sekitar 25kW. Kehilangan daya ini masih sangat besar, namun saat ini daya keluaran inverter juga sangat besar, hampir 3MW. Melihat sekeliling, sepertinya tidak ada peralatan sebesar itu di rumah. Tiba-tiba saya berpikir bahwa saya baru saja membayar tagihan listrik beberapa waktu yang lalu. Saya melihat daftarnya. Tagihan listrik bulanan rata-rata adalah 200 kWh, dan tagihan listriknya adalah 100 yuan, jadi sekitar 7 kWh per hari adalah 3.5 yuan. Konsumsi listrik ini seharusnya dapat mewakili sebagian besar rumah tangga. Jika inverter yang disebutkan di atas beroperasi pada beban penuh, berapa jumlah konsumsi listrik pengguna yang setara dengan panas yang dihasilkan oleh IGBT? Berapa tagihan listrik yang terbuang dalam sehari? Teman-teman yang berminat bisa menghitung sendiri. Inilah jawabannya secara langsung: 89 rumah tangga, 312 yuan. Apakah kamu terkejut? Jumlah listrik tersebut hampir cukup untuk pengguna sebuah gedung. Oh, beberapa teman mengingatkan agar dihitung sesuai tagihan listrik industri. Ya, harganya lebih tinggi. . .

 Beberapa kasus di atas hanyalah data simulasi sederhana, dan masih terdapat kesenjangan tertentu antara data tersebut dan aplikasi sebenarnya. Jangan terlalu serius, anggap saja ini sebagai ilmu pengetahuan populer. Namun, tidak sulit untuk mengetahui seberapa kritisnya disipasi panas IGBT. Jika panas sebesar itu tidak ditangani dengan baik, akan berbahaya. . .

Oke, mari kita bagikan di sini hari ini. Jika ada yang salah dengan konten di atas, mohon kritik dan koreksi saya! Jika anda merasa mendapat sesuatu, mohon bantu like dan forward, agar artikel ini dapat dilihat lebih banyak orang yang membutuhkan. Terima kasih!Untuk mengetahui lebih banyak tentang perangkat keras elektronika daya, silakan cari akun resmi WeChat "Teknologi Elektronika Daya Dr. Geng" di WeChat, yang akan diperbarui setiap minggu untuk membawa Anda ke lautan teknologi elektronika daya!Beberapa gambar berasal dari Internet. Jika ada pelanggaran, silakan hubungi penulis untuk menghapusnya!