Olá a todos, faz muito tempo que não atualizo meus artigos. Por um lado, estou ocupado com meu trabalho e sou muito preguiçoso. Segundo as estatísticas, o tempo médio que passo todos os dias no celular depois do trabalho é de quase duas horas. É uma pena. Sendo um jovem positivo e promissor, como posso me permitir cair assim? Então larguei meu celular e continuei escrevendo artigos científicos populares!

estesignificativoVamos bater um papoIGBTDissipar o poder, muitas vezes ouço amigos perguntaremIGBTQual é a corrente máxima que pode funcionar? Quão alta pode ser a frequência de comutação? Na verdade sim.IGBTQualquer pessoa que conheça alguma coisa sobre aplicação deve saber que não há como fornecer resultados precisos e quantitativos desses problemas.IGBTA frequência de comutação e a corrente de saída do dispositivo dependem principalmente da dissipação de calor do dispositivo. Desde que a dissipação de calor seja boa o suficiente, coloque oIGBTO calor gerado pode ser retirado com o tempo, então você pode.“Overclocking”。A razão pela qual os fabricantes de energia chamam alguns tubos de tubos rápidos é que eles são otimizados.IGBTA velocidade de comutação reduz a perda de comutação.que. IGBTQual é o consumo de energia de dissipação de calor durante a operação?Talvez você não tenha um conceito muito intuitivo. Hoje vamos combinar alguns eletrodomésticos eIGBTDê uma olhada na comparação horizontal do consumo de energia.

Primeiro, vamos apresentar brevemente a perda do IGBT.IGBTA perda é dividida principalmente emPerda de comutação e perda de conduçãoDuas partes. As perdas de comutação são divididas emPerda de ativação e perda de desligamento，Porque a maioria das aplicações do IGBT sãoCarga indutiva，No processo de ligação, a corrente do coletor aumenta primeiro e, em seguida, a tensão cai. Por outro lado, no estado transitório de desligamento, a tensão do coletor do IGBT aumenta primeiro e, em seguida, a corrente cai, de modo queIGBTO processo de comutação, tensão e corrente terãoParte sobreposta，Neste processo, a tensão e a corrente são positivas, e a potência multiplicada por elas também é positiva, então seráliberar energiaEmbora o IGBT seja um interruptor eletrônico de potência, ele é diferente de um interruptor mecânico quando em condução, e haverá uma queda de tensão de vários volts, então também produzirá uma certa perda, que é chamada de perda de condução.

Para a maioria das aplicações industriais,IGBTHaverá um diodo dentro. Embora o diodo seja um dispositivo passivo, porque o amigo próximo a ele é um dispositivo de comutação, ele não pode e não pode.prestar atenção à própria elevação moral sem pensar nos outros.Quão rápido o IGBT liga, quão rápido ele desliga.，No entanto, as características inatas do material determinam que você não tem a capacidade de desligar naquele momento, de modo que o diodo suportará a tensão reversa e a corrente reversa ao mesmo tempo em um curto espaço de tempo. Neste momento, a potência multiplicada dos dois é positiva, por isso também precisa liberar energia. A ligação direta do diodo também causará alguma perda, mas é menor que a perda de desligamento, portanto, a perda de comutação do diodo refere-se principalmente à perda de desligamento. Ao mesmo tempo, o desligamento reverso requer um certo tempo de recuperação, portanto a perda de comutação do diodo também é chamada de perda de recuperação reversa. Soma de diodosIGBTDa mesma forma, embora o método de modulação por condutância seja adotado para reduzir a tensão contínua, ainda existem1-2VA queda de tensão direta do diodo não pode ser ignorada sob alta corrente, que é a perda de condução do diodo. Não é fácil pensar em diodos, não apenas sob a pressão do irmão mais velho próximo a eles, mas também por novos materiais.SiCO risco de substituição do diodo mostra que a resistência à compressão do diodo também é extraordinária. . . Está um pouco fora do assunto. Prossiga. . .

Depois de conhecer a perda de comutação do IGBT, vamos analisá-la novamente.IGBTO cálculo de perdas, aqui Lao Geng quer mostrar a vocês um algoritmo maravilhoso, o objetivo é deixar todos primeiroIGBTdissipaçãoE poder e energiaTenha uma compreensão profunda do relacionamento. Aqui, tomamos o módulo 1700V 1400A da Infineon como exemplo para uma explicação simples, com o número do modelo deFF1400R17IP4。Os amiguinhos que leram o conteúdo anterior podem perguntar a Lao Geng por que você sempre toma este cachimbo como exemplo. Lembre-se de uma palavra, estou engajado em alta potência e a primeira coisa com a qual entrei em contato foi este módulo. Tenho sentimentos profundos por este módulo. Vamos dar uma olhada na relação correspondente entre a perda de comutação e a corrente deste módulo, conforme mostrado na figura a seguir.：

Pode-se ver que à medida que a corrente aumentaIGBTA perda de comutação torna-se maior e também está relacionada à temperatura. no que diz respeito aos1400O módulo, com boa dissipação de calor, pode funcionar até800，Então vamos começar com800Por exemplo, não é difícil descobrir pela figura acima.IGBT在125℃ 800Sob a corrente de cada perda de ativação é280mJ,A unidade também pode sermWs，A perda de desligamento é420mJ，Então a perda total de comutação por tempo é700mJ。suponhaIGBTA frequência de comutação de é2kHz,Os 1s do IGBT gerarão 700mJ * 2000 = 1400J de calor, o que equivale a 1.4 kWh de eletricidade consumida em uma hora. Essa geração de 1s1400JEquivalente a quanta potência de equipamentos elétricos? Após uma conversão simples, pode ser equivalente a um1400WO velho Geng olhou em volta dos eletrodomésticos, encontrou a chaleira de água quente fumegando e olhou para a marca famosa.1500W，Coincidentemente, é semelhante ao consumo de energia do módulo.

Alguns amigos podem dizer que você é pouco profissional. Como você pode fazer isso? Sim, o cálculo acima é realmente sem sentido, porque está divorciado da aplicação prática e, ao mesmo tempo, não leva em consideração a perda de condução, a perda de diodo e assim por diante. O principal objetivo de Lao Geng é popularizar a ciência para todos.E poder e energiaA diferença, desde que você sinta que há algo a ganhar. na verdadeIGBTA fórmula de cálculo de perdas é complexa, relacionada à topologia do circuito, fator de potência,PWMModulação e assim por diante. Existem muitos recursos online para fórmulas de cálculo detalhadas. Você mesmo pode procurá-los, e a maioria deles vem de um documento da Infineon.“Programa de dimensionamento IPOSIM para cálculo de perdas e térmicas de módulos IGBT Infineon”，Se você não conseguir encontrar, também pode entrar em contato com Lao Geng. As informações de contato já estavam disponíveis no passado. O seguinte é baseado no relatório da InfineonIPOSIMO software de simulação é comumente usado de duas maneiras.IGBTPara ver um exemplo de dissipação de energia do inversor, dê uma olhada.IGBTQual é o tamanho da perda durante o trabalho?

Agora que os veículos elétricos de nova energia são tão populares, tomemos o módulo Infineon HP Drive FS820R08A6P2B como exemplo. Este é um módulo de potência automotiva de 6 unidades. Segundo amigos engajados em novas energias, este módulo é usado em Weilai, Geely e GM Buick, e é um produto estrela. A tensão nominal deste módulo é de 750 V, a corrente é de 820 A e possui 6 IGBTs em seu interior. A potência de saída do driver deste módulo pode chegar a 200 kW, o que é uma vantagem absoluta quando utilizado em automóveis de passeio. A imagem do módulo e do circuito interno é mostrada na figura a seguir:

O Infineon IPOSIM é usado para simulação simples de energia. Sob condições de tensão de bateria de 400 V, circuito de saída de 500 A e frequência de comutação de 8 kHz, a potência de dissipação de um único IGBT é de 500 W, e a de todo o módulo é de cerca de 3000 W. Geng olhou novamente os eletrodomésticos e descobriu que a potência do aquecedor de água para banho era de apenas 3000 W. Que coincidência. Neste momento, deve haver alguns amigos que dirão: Lao Geng, como você pode ser tão calculista? Haha, você sabe. . . É difícil imaginar que um módulo do tamanho da palma da mão possa gerar tanto consumo de energia durante o funcionamento.

A potência de dissipação de calor do módulo acima não é pequena. Vamos construir um módulo grande e usar como exemplo o inversor de três níveis de média tensão e alta potência de 3300 V. O inversor utiliza um módulo de pacote IHV de 4500 V e 1200 A com uma corrente de saída de 500 A. São necessários 12 módulos IGBT e 6 diodos para os três níveis, conforme mostrado na figura a seguir:

Na meia tensão do barramento2800V,corrente de saída500,Freqüência de comutação1kHzOs dados de simulação são mostrados abaixo, e pode-se observar que a perda de comutação do tubo externo de três níveis está próxima.2500W,A perda de comutação do tubo é apenas740W,Está relacionado principalmente às condições de funcionamento do inversor. Mais tarde, quando tiver oportunidade, você poderá falar especificamente sobre esse assunto, por isso não falarei sobre isso nesta edição.

Após um cálculo simples, o consumo total de energia de um único braço de ponte de três níveis é de 8,400 W, e o consumo total de energia dessas três fases é de cerca de 25kW. Essa perda de potência ainda é muito grande, mas neste momento a potência de saída do inversor também é muito grande, quase 3MW. Olhando em volta, parece que não existem eletrodomésticos tão grandes em casa. De repente, pensei que acabei de pagar a conta de luz há algum tempo. Eu olhei para a lista. A conta média mensal de eletricidade é de 200 kWh, e a conta de eletricidade é de 100 yuans, ou seja, cerca de 7 kWh por dia em 3.5 yuans. Este consumo de eletricidade deve ser suficiente para representar a maioria das residências. Se o inversor mencionado acima funcionar em plena carga, o calor gerado pelo IGBT será equivalente ao consumo de eletricidade de quantos usuários? Quanto é desperdiçada na conta de luz por dia? Amigos interessados ​​podem calcular sozinhos. Aqui está a resposta direta: 89 famílias, 312 yuans. Você está surpreso? É eletricidade quase suficiente para os usuários de um edifício. Ah, alguns amigos lembraram que deveria ser calculado de acordo com a conta de luz industrial. Bem, o preço é mais alto. . .

 Alguns dos casos acima são apenas dados de simulação simples, e ainda há uma certa lacuna entre eles e a aplicação real. Não leve isso muito a sério, apenas considere isso como ciência popular. No entanto, não é difícil descobrir o quão crítica é a dissipação de calor do IGBT. Se uma quantidade tão grande de calor não for bem gerenciada, será perigoso. . .

Ok, vamos compartilhar aqui hoje. Se houver algo errado com o conteúdo acima, critique e corrija-me! Se você sente que ganhou algo, por favor ajude, curta e encaminhe, para que este artigo possa ser visto por mais pessoas necessitadas. Obrigado!Para saber mais sobre hardware eletrônico de potência, pesquise "Tecnologia Eletrônica de Potência do Dr. Geng" da conta oficial do WeChat no WeChat, que será atualizado todas as semanas para levá-lo ao oceano da tecnologia eletrônica de potência!Algumas das fotos são da Internet. Caso haja alguma infração, entre em contato com o autor para excluí-la!