Модуль питания
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен из модуля Power Semiconductor )
Перейти к навигации Перейти к поиску
БТИЗ высокой мощности (здесь переключатель 3300 В, 1200 А) получаются путем параллельного соединения десятков кристаллов в силовом модуле.
Открытый модуль IGBT; различные полупроводниковые кристаллы соединяются с помощью проводных соединений, а внешние разъемы подключаются к каркасным конструкциям.

Модуль питания или питания электронный модуль обеспечивает физическую герметичность в течение нескольких силовых компонентов, как правило , силовых полупроводниковых приборов . Эти силовые полупроводники (так называемые матрицы ) обычно припаиваются или спекаются на подложке силовой электроники, которая несет силовые полупроводники, обеспечивает электрический и тепловой контакт и электрическую изоляцию там, где это необходимо. По сравнению с дискретными силовыми полупроводниками в пластмассовых корпусах, таких как TO-247 или TO-220 , силовые блоки обеспечивают более высокую удельную мощность и во многих случаях более надежны.

Модульные топологии

Помимо модулей, которые содержат один силовой электронный переключатель (например, MOSFET , IGBT , BJT , тиристор , GTO или JFET ) или диод , классические силовые модули содержат несколько полупроводниковых кристаллов, которые соединены для образования электрической цепи определенной структуры, называемой топологией. Модули также содержат другие компоненты, такие как керамические конденсаторы для минимизации выбросов напряжения переключения и термисторы NTC для контроля температуры подложки модуля. Примеры широко доступных топологий, реализованных в модулях:

  • переключатель ( MOSFET , IGBT ), с антипараллельным диодом ;
  • мостовой выпрямитель, содержащий четыре (1-фазный) или шесть (3-фазный) диодов
  • полумост [1] ( ножка инвертора , с двумя переключателями и соответствующими им встречно-параллельными диодами)
  • H-мост (четыре переключателя и соответствующие встречно-параллельные диоды)
  • повышение или коррекция коэффициента мощности (один (или два) переключателя с одним (или двумя) высокочастотными выпрямительными диодами)
  • ANPFC (ножка коррекции коэффициента мощности с двумя переключателями и соответствующими им встречно-параллельными диодами и четырьмя высокочастотными выпрямительными диодами)
  • трехуровневый NPC (I-Type) (многоуровневая ножка инвертора с четырьмя переключателями и соответствующими им антипараллельными диодами)
  • трехуровневый MNPC (T-Type) (многоуровневая ветвь инвертора с четырьмя переключателями и соответствующими им антипараллельными диодами)
  • трехуровневый ANPC (многоуровневая ветвь инвертора с шестью переключателями и соответствующими им антипараллельными диодами)
  • трехуровневый H6.5 [2] - (состоящий из шести переключателей (четыре быстрых IGBT / два более медленных IGBT) и пяти быстрых диодов)
  • трехфазный инвертор [3] (шесть переключателей и соответствующие встречно-параллельные диоды)
  • Модуль интерфейса питания (PIM) - (состоящий из входного выпрямителя, коррекции коэффициента мощности и инверторных каскадов)
  • Интеллектуальный силовой модуль (IPM) - (состоящий из силовых каскадов с соответствующими схемами защиты привода затвора. Также может быть интегрирован с входным выпрямителем и каскадами коррекции коэффициента мощности).

Технологии электрических соединений

В дополнение к традиционным винтовым контактам электрическое соединение между модулем и другими частями силовой электронной системы также может быть достигнуто с помощью штыревых контактов (припаянных к печатной плате ), запрессованных контактов, вдавленных в переходные отверстия печатной платы , пружинных контактов, которые по своей природе давят на контакт области печатной платы или чистым контактом под давлением, когда участки поверхности, устойчивые к коррозии, непосредственно прижимаются друг к другу. [4] Штифты с запрессовкой обеспечивают очень высокую надежность и упрощают процесс монтажа без пайки. [5] По сравнению с прессовыми соединениями, пружинные контакты позволяют легко и неразрушающим образом удалить соединение несколько раз, например, для проверки или замены модуля. [6]Оба типа контактов имеют довольно ограниченную токонесущую способность из-за их сравнительно небольшой площади поперечного сечения и небольшой контактной поверхности. Поэтому модули часто содержат несколько штифтов или пружин для каждого подключения электропитания.

Текущие исследования и разработки

В настоящее время основное внимание в НИОКР уделяется снижению затрат, увеличению удельной мощности , повышению надежности и сокращению паразитных сосредоточенных элементов. Эти паразиты представляют собой нежелательные емкости между частями схемы и индуктивности дорожек цепи. Оба могут оказывать негативное влияние на электромагнитное излучение ( ЭМИ) модуля, например, если он работает как инвертор. Другая проблема, связанная с паразитами, - это их негативное влияние на характеристики переключения и потери переключения силовых полупроводников. Поэтому производители работают над минимизацией паразитных элементов в своих модулях, сохраняя при этом низкую стоимость и поддерживая высокую степень взаимозаменяемости своих модулей с модулями второго источника (другого производителя). Еще одним аспектом оптимизации является так называемый тепловой путь между источником тепла (штампами) и радиатором. Тепло должно проходить через различные физические слои, такие как припой, DCB, опорная плита, материал термоинтерфейса ( TIM) и основной объем радиатора, пока он не перейдет в газообразную среду, такую ​​как воздух, или текучую среду, такую ​​как вода или масло. Поскольку современные силовые полупроводники из карбида кремния демонстрируют большую удельную мощность, требования к теплопередаче возрастают.

Приложения

Силовые модули используются для преобразования мощности оборудования , таких как промышленные электроприводы , встроенные приводы двигателя , источники бесперебойного питания , источники питания AC-DC и сварщиков источников питания .

Силовые модули также широко используются в инверторах для возобновляемых источников энергии, таких как ветряные турбины , солнечные панели, приливные электростанции и электромобили ( электромобили ).

История

Первый беспотенциальный силовой модуль был представлен на рынке компанией Semikron в 1975 году. [7] Он все еще находится в производстве, что дает представление о жизненных циклах силовых модулей.

Производители

  • APEI
  • Элтек
  • Vishay
  • Данфосс
  • StarPower
  • Infineon
  • Mitsubishi
  • Семикрон
  • ROHM
  • Винкотек  [ де ] [8]
  • Dynex Semiconductor
  • Кри
  • AT&S
  • Fuji Electric [9]

Смотрите также

  • Силовой агрегат (трансмиссия)
  • Power-яйцо
  • первичный двигатель

использованная литература

  1. ^ http://www.vincotech.com/products/by-topologies.html
  2. ^ http://www.power-mag.com/pdf/feature_pdf/1418228828_Vincotech_Feature_0714_Layout_1.pdf
  3. ^ http://www.vincotech.com/products/by-topologies.html
  4. ^ https://www.researchgate.net/publication/260424145_DCB-based_low-inductive_SiC_modules_for_high_frequency_operation
  5. ^ http://www.infineon.com/pressfit-product-information
  6. ^ http://www.semikron.com/dl/service-support/downloads/download/semikron-flyer-skim-2014-04-08.html [ постоянная мертвая ссылка ]
  7. ^ http://www.semikron.com/dl/service-support/downloads/download/semikron-application-manual-power-semiconductors-english-en-2010-11.pdf [ постоянная мертвая ссылка ]
  8. ^ https://www.vincotech.com/
  9. ^ http://www.fujielectric.com/products/semiconductor/

внешние ссылки

  • Руководство по применению Semikron Power Semiconductors [ постоянная мертвая ссылка ] : обширная информация о применении силовых полупроводников и технологии силовых модулей
  • Eltek Flatpack2 48V HE Пример силового модуля; выпрямитель с высоким КПД
Источник « https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Power_module&oldid=1048883399 »
Contribute a better translation