皆さんこんにちは、長い間記事を更新していませんでした。一方で、私は仕事が忙しくて、本当に怠け者です。統計によると、私が毎日仕事後に携帯電話を使用する平均時間はほぼ 2 時間です。それは残念だ。前向きで前途有望な若者として、どうして自分がこのように落ち込むことを許すことができますか?そこで私は携帯電話をやめて、人気の科学記事を書き続けます。

これ期間チャットしましょうIGBT力を分散し、友人の質問をよく聞くIGBT流せる最大電流はどれくらいですか?スイッチング周波数はどのくらいまで高くできますか?実はそうです。IGBTアプリケーションについてある程度の知識がある人なら、これらの問題について正確かつ定量的な結果を与える方法がないことを知っているはずです。IGBTデバイスのスイッチング周波数と出力電流は主にデバイスの熱放散に依存します。放熱が十分である限り、IGBT発生した熱は時間内に取り除くことができます。そうすれば可能です。」オーバークロック電源メーカーが一部の真空管を高速真空管と呼ぶ理由は、それらが最適化されているためです。IGBTスイッチング速度が速くなり、スイッチング損失が低減されます。それIGBT動作時の放熱消費電力はどのくらいですか？もしかしたら、あまり直感的な概念を持っていないのかもしれません。今日はいくつかの家電製品を組み合わせて、IGBT消費電力の水平比較を見てみましょう。

まず、IGBTの損失について簡単に紹介します。IGBT損失は​​主に次のように分けられます。スイッチング損失と導通損失2部構成。スイッチング損失は次のように分類されます。ターンオン損失とターンオフ損失IGBTのほとんどの用途は誘導負荷，ターンオンの過程では、まずコレクタ電流が上昇し、その後電圧が低下します。一方、ターンオフの過渡状態では、IGBTのコレクタ電圧が最初に上昇し、その後電流が低下します。IGBTスイッチングプロセス、電圧、電流は次のようになります。重なる部分，この過程では、電圧と電流は両方とも正であり、それらを乗じた電力も正であるため、エネルギーを放出するIGBTはパワーエレクトロニクススイッチですが、導通時に機械式スイッチと異なり、数ボルトの電圧降下が発生するため、導通損失と呼ばれる一定の損失も発生します。

ほとんどの産業用途では、IGBT内部にダイオードが入っています。ダイオードは受動素子ですが、隣の素子はスイッチング素子なので、ダイオードは使えません。他人のことを考えずに自分自身の道徳的高揚に注意を払う。IGBT がオンになる速度と、それ自体がオフになる速度。しかし、材料本来の特性上、その瞬間にターンオフする能力がないため、ダイオードは短時間で逆電圧と逆電流を同時に受けることになります。このとき、両者の乗算された電力は正であるため、エネルギーを放出する必要もあります。ダイオードの順方向ターンオンにも損失が発生しますが、ターンオフ損失よりも小さいため、ダイオードのスイッチング損失は主にターンオフ損失を指します。同時に、逆ターンオフには一定の回復時間が必要であるため、ダイオードのスイッチング損失は逆回復損失とも呼ばれます。ダイオードの合計IGBT同様に、直流電圧を下げるためにコンダクタンス変調方式を採用していますが、1-2Vダイオードの順方向電圧降下は、高電流下では無視できず、これがダイオードの導通損失となります。隣に並ぶビッグブラザーの圧力だけでなく、新素材の登場もあって、ダイオードについて考えるのは容易ではありません。SiCダイオード交換のリスクは、ダイオードの耐圧縮性も並外れていることを示しています。ちょっと話が逸れますが、続けてください。

IGBTのスイッチング損失が分かったところで、もう一度見てみましょう。IGBT損失の計算。ここで老庚は素晴らしいアルゴリズムを紹介したいと考えています。目的は、まず全員に理解してもらうことです。IGBT散逸そしてパワーとエネルギー関係を深く理解してください。ここでは、簡単に説明するために、Infineon の 1700V 1400A モジュールを例に挙げます。型番は、FF1400R17IP4過去のコンテンツを読んだ小さなお友達は、なぜいつもこのパイプを例として取り上げるのか老庚に尋ねるかもしれません。一言覚えておいてください。私はハイパワーの分野に携わっており、最初に出会ったのがこのモジュールです。このモジュールには深い思い入れがあります。次の図に示すように、このモジュールのスイッチング損失と電流の対応関係を見てみましょう。

電流が増加するにつれて、IGBTスイッチング損失は大きくなり、損失は温度にも関係します。に関して1400Aモジュールは放熱性に優れており、800A，それでは始めましょう800Aたとえば、上の図からそれを見つけるのは難しくありません。IGBTで125℃ 800A各ターンオン損失の電流は次のようになります。280mJ，ユニットは次のようにすることもできますmWs，ターンオフ損失は420mJ，時間当たりの総スイッチング損失は次のようになります。700mJ。仮定するIGBTのスイッチング周波数は2kHz、IGBTの1sは700mJ×2000=1400Jの熱を発生し、これは1.4時間あたり1kWhの電力消費に相当します。1400J電気機器の電力に相当しますか?単純な変換後は、1400W耿老は家電製品を見回して、湯気が立っている湯沸かし器を見つけ、有名ブランドに注目しました。1500W，偶然にも、これはモジュールの消費電力に似ています。

友人の中には、あなたはあまりにも専門的ではないと言う人もいるかもしれません。どうしてそんなことが言えるのですか？はい、上記の計算は実用性からかけ離れており、導通損失やダイオード損失なども考慮されていないため、全く意味がありません。老庚の主な目的は、科学を広く一般に普及させることです。そしてパワーとエネルギー違いはありますが、何か得るものがあると感じている限りは。実際にはIGBT損失の計算式は複雑であり、回路トポロジー、力率、PWMモジュレーションなど。詳細な計算式については、オンライン リソースが多数あります。これらは自分で探すことができ、ほとんどはインフィニオンの文書からのものです。」Infineon IGBTモジュールの損失と熱計算のための寸法設計プログラムIPOSIM」，見つからない場合は、Lao Geng に連絡することもできます。連絡先情報は過去に公開されています。以下はインフィニオンの情報に基づいています。イポシムシミュレーション ソフトウェアは通常 2 つの方法で使用されます。IGBTインバータの消費電力の例をご覧ください。IGBT働いた場合の損失はどれくらいですか？

新エネルギー電気自動車の人気が高まっている今、Infineon HP ドライブ モジュール FS820R08A6P2B を例に挙げてみましょう。 6ユニットの車載用パワーモジュールです。新エネルギーに携わる友人によると、このモジュールはWeilai、Geely、GM Buickに使用されており、スター製品だという。 このモジュールの定格電圧は750V、電流は820Aで、内部にはIGBTが6個搭載されています。このモジュールで構成された駆動回路の出力は200kWに達し、乗用車への搭載に最適です。モジュールと内部回路の写真を下図に示します。

Infineon IPOSIMは簡易電力シミュレーションに使用されました。バッテリー電圧400V、出力回路500A、スイッチング周波数8kHzの条件下では、IGBT単体の消費電力は500W、モジュール全体の消費電力は約3000Wでした。 耿さんがもう一度家電を見回したところ、風呂用の給湯器の出力がたったの3000Wだった。何という偶然だろう。 このとき、老庚、どうしてそこまで計算高いのか、と言う友人もいるだろう。ははは、ご存知の通り。 . . このような手のひらサイズのモジュールが動作時にこれほど多くの電力を消費することは想像しにくいです。

上記モジュールの放熱電力は小さくありません。より大きなモジュールを構築してみましょう。例として、中電圧3300V高出力4500レベルインバータを取り上げます。このインバータは、出力電流1200Aの500AV 12A IHVパッケージモジュールを採用しています。下図に示すように、6レベルには合計XNUMX個のIGBTモジュールとXNUMX個のダイオードが必要です。

半分のバス電圧で2800V、出力電流500A，スイッチング周波数1kHzのシミュレーションデータを以下に示しますが、3層外管のスイッチング損失が近いことがわかります。2500W，真空管のスイッチング損失はわずかです。740W，主にインバータの動作状態に関係します。この点については、後で機会があれば具体的にお話ししていただければと思いますので、今回は割愛させていただきます。

単純計算すると、8,400段ブリッジアーム単体の消費電力の合計は25Wとなり、その3相の消費電力の合計は約XNUMXkWとなります。この電力損失は依然として非常に大きいですが、現時点ではインバータの出力電力も非常に大きく、ほぼ XNUMXMW です。 周りを見渡しても、家にはそんな大きな家電はないようです。ふと、この前電気代を払ったばかりだと思った。リストを見てみました。月の平均電気代は200kWh、電気代が100元なので、7日あたり3.5元で約XNUMXkWhです。 この電力消費量はほとんどの家庭の電力消費量に相当するはずです。上記のインバータをフル負荷で動作させた場合、IGBTから発生する熱はどれくらいの家庭の電力消費量に相当するでしょうか？ 1日の電気代はどのくらい無駄になっているのでしょうか？ 興味のある友達は自分で計算できます。直接の答えは次のとおりです。89 世帯、312 元です。びっくりした？建物のユーザーにとってはほぼ十分な電力です。 ああ、工業用電気料金に基づいて計算する必要があると思い出した友人もいます。まあ、値段は高いですけどね。 . .

 上記の事例のいくつかは単なる単純なシミュレーションデータであり、実際のアプリケーションとはまだ一定のギャップがあります。あまり深刻に考えすぎず、あくまでもポピュラーサイエンスとして受け止めてください。しかし、IGBTの放熱がどれほど重要であるかは容易に理解できます。これほど大量の熱を適切に処理しないと、危険な状況に陥る可能性があります。 . .

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