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传输模具IPM系列“SLIMDIP”,带5A / 15A 600V RC(反向导通) - 采用紧凑型封装的IGBT

2019-03-15

采用反向导通(RC)IGBT芯片技术开发了一种非常紧凑的双列直插式封装智能功率模块SLIMDIP,额定值为5A和15A / 600V。该技术将感应负载所需的续流功能集成到开发的RC-IGBT芯片中,从而使通常与传统IGBT反并联的二极管冗余。8w1电子头条

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因此,反向导通IGBT芯片的使用节省了空间,并且导致SLIMDIP的新封装设计得非常紧凑。SLIMDIP为欠压,短路和过温提供保护功能,并为外壳温度提供线性输出信号。SLIMDIP的接口电路符合3.3V至5V标准,引脚端子分配简化了印刷电路板布局设计。8w1电子头条

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变速变频器越来越多地用于驱动小型电动机,旨在提高电动机控制系统的效率。这种发展也在白色家电和小型风扇和泵应用领域中变得明显,这些领域由小型电机驱动器驱动,额定功率高达约2.2kW。为满足这一需求,不断进一步开发的Super Mini DIPIPM已于2004年开发,并已在此特定细分市场中设定了包装标准。现在已经实现了进一步的技术步骤,并且已经开发出新的小型传递模具IPM,实际上主要针对洗衣机和空调等白色家电应用市场。这种新型SLIMDIP显着提高了系统的紧凑性,功率密度,效率和可控性。今天已经为两个主要的现有应用领域开发了两种器件:SLIMDIP“小”(“S”),典型的集电极额定电流为5A,主要满足典型欧洲家用洗衣机的功率要求,例如由电机驱动大约750W的轴功率或更小的应用和SLIMDIP“大”(“L”),典型的集电极额定电流为15A,专注于专业重型洗衣机的空调或驱动器的更高功率需求。由于这些应用通常不使用IGBT驱动级和微处理器之间的隔离接口,因此SLIMDIP系列配备了所有传输模具IPM和最新一代高压集成电路(HVIC),以驱动和保护功率级。8w1电子头条

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图1:显示RC-IGBT,LVIC和HVIC以及集成自举电路的内部框图。 8w1电子头条

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RC-IGBT优点8w1电子头条

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RC-IGBT技术在SLIMDIP的制造工艺中提供了主要在组装过程中的优点,因为它更简单,具有半功率芯片 - 管芯键合并且没有从IGBT到二极管的Al引线键合。RC-IGBT芯片本身的自由旋转功能的可用性,例如没有外部连接的专用二极管,节省了模块空间,并提供了成本效率和紧凑的封装设计。8w1电子头条

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包装设计8w1电子头条

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这个新的SLIMDIP封装遵循从版本6 Super Mini DIPIPM中获知的DUAL INLINE概念,但进一步开发了引线框架和集成功能。紧凑的封装只有18,8mm x 32,8mm,控制端子呈锯齿形排列,在孔之间留有足够的间隙,外环形圈避免了昂贵的印刷电路板制造工艺,如带有利用间距的纤维图案结构等控制和电源端子的结构和布置如图2所示。8w1电子头条

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图2:SLIMDIP的照片8w1电子头条

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由于自举电容器具有分配的专用端子,并且不再需要在SLIMDIP的占位面积下与相应的输出端子交叉的PCB迹线,所以端子的布置相对于超迷你DIPIPM版本构造得到了进一步改进。8w1电子头条

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因此,改进的引线框架引脚端子分配简化了印刷电路板的设计,并且仅在单面印刷电路板上实现完整电机驱动的总成本优化设计变得更容易。如图所示,SLIMDIP提供开放式发射极结构,允许在所有低侧IGBT导通时获取相电流,例如在脉冲宽度调制(PWM)的低零矢量期间。如果选择这些分流电阻器作为表面安装器件,理想情况下应在SLIMDIP的占位面积下,并相应地降低整个DC链路结构的杂散电感。8w1电子头条

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图3:显示改进的引脚端子布局8w1电子头条

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图4:评估板8w1电子头条

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性能比较8w1电子头条

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除了改进新SLIMDIP外壳的结构外,这款新开发的设备还实现了一系列性能扩展。实际上,最高外壳温度已被指定为更高:虽然之前Super Mini DIPIPM封装的最高温度指定为100°C,但新SLIMDIP的最高外壳温度已经扩展到115°C。由于这种扩展的规范,内部过温(OT)阈值现已相应调整,现在从115°C开始。关于隔离电压,规格从超小型DIPIM指定的1500Vrms增加到超过500Vrms,达到SLIMDIP的2000Vrms水平。8w1电子头条

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保护功能8w1电子头条

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功率级的保护是IPM的基本任务,并且在控制部分或低压集成电路(LVIC)和包含电平转换功能的高压集成电路(HVIC)中也采用专用电路。欠压保护,短路保护是集成在传递模具IPM中的标准保护功能,但作为创新,新开发的SLIMDIP包含热保护功能“过温保护”,同时发出准确的温度比例信号“VOT”当热限制,例如过温阈值接近时,允许采取行动,以避免驱动操作的突然中断。8w1电子头条

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表1:SLIMDIP的扩展规范8w1电子头条

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评估平台8w1电子头条

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SLIMDIP的功能和新的扩展功能可由开发的评估板验证。图为评估平台采用输入整流电路,大容量直流链路电容器,15V / 5V DC-DC转换器级和隔离输入电路,用于安全连接微处理器板。8w1电子头条

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该板使用钳位连接器进行电源连接,如AC in,3~Motor connector等,可快速连接到该评估板的电缆。在控制端子侧,可以预见标准的自锁JST连接器类型,以便将控制信号安全地连接到评估板。 8w1电子头条