Микросекундда IGBT өчкөндө эмне болот

Ар бир жолу бирIGBTөчөт, убакыттын өтө кичинекей терезесинде зордук-зомбулуктуу бир нерсе болот.

CRE снуббер конденсатору менен жана ансыз IGBT өчүп калуусун көрсөткөн чыңалуу толкун формасын салыштыруу

Түзмөк аркылуу агып жаткан ток үзгүлтүккө учурайт. Чынжырдын адашкан индуктивдүүлүгүндө сакталган энергия эч жакка кетпейт. Ал чыңалуунун кескин көтөрүлүшү катары бөлүнүп чыгат. Эгерде эч нерсе ал кескин көтөрүлүштү сиңирбесе, ал IGBTтин номиналдык чыңалуусунан ашып, түзмөккө зыян келтириши мүмкүн.

Дал ушул көйгөйдү чечүү үчүн снуббер конденсатору курулган. Муну туура түшүнүүгө арзыйт, анткени жакшы снуббер конденсатор менен орточо конденсатордун ортосундагы айырмачылык түзмөктүн бузулушу биринчи күнү эмес, бир нече ай же жылдар өткөндөн кийин байкалат.

Снуббер конденсаторунун иши

A снуббер конденсаторукоторуштуруучу түзүлүштүн аркы өйүзүндө жайгашкан жана бөлүнүп чыккан энергияны коопсуз жерге берет.

IGBT өчүрүлгөндө, конденсатор өткөөл токту сиңирип, түзмөк боюнча чыңалуунун канчалык тез көтөрүлөрүн (dv/dt) чектейт. Бул бир гана функция бир эле учурда үч нерсени аткарат: ал чыңалуунун кескин көтөрүлүшүн басат, которулуу жоготууларын азайтат жана чынжырдын калган бөлүгүнө стресс алып келген кескин токтун жана чыңалуунун өзгөрүшүн тегиздейт.

Мунун жакшы иштеши үчүн, эки электрдик касиет баарынан маанилүү: төмөнкү эквиваленттүү удаалаш каршылык (ESR) жана төмөнкү эквиваленттүү удаалаш индуктивдүүлүк (ESL). Жогорку ESR же ESL конденсатордун реакциясын жайлатат жана анын тез өткөөлдү канчалык натыйжалуу кыса аларын чектейт. Ошондуктан металлдаштырылган полипропилен пленкасы көпчүлүк снуббер колдонмолору үчүн тандалган материал болуп саналат. Ал төмөнкү ESR/ESLди өзүн-өзү калыбына келтирүүчү диэлектрик менен айкалыштырат, ошондуктан конденсатор кайталанган чыңалуудан кийин да ишенимдүү иштей берет.

ИчиндеSMJ-PCRE'нин пластик кутучасы IGBT Snubber конденсатору

CRE компаниясынын SMJ-P конденсатору – бул IGBT коргоосу үчүн атайын жасалган, калай менен капталган жезден жасалган зымдары бар, ал IGBT модулуна түз орнотууга мүмкүндүк берет.

CRE SMJ-P пластик кутучасы, калай менен капталган жез зымдары бар IGBT снуббер конденсатору

Негизги техникалык параметрлер:

Конструкциянын өзү электрдик мүнөздөмөлөр менен бирдей логикага негизделген. Пластик корпус чайыр менен жабылган, ал оромду нымдуулуктан жана механикалык стресстен коргойт. Октук жана радиалдык зым конфигурациялары бар, андыктан бир эле конденсатор үй-бүлөсү ар дайым жекече кайра долбоорлобостон ар кандай модулдардын жайгашуусуна туура келет.

Көпчүлүк макалалар өткөрүп жиберген майда-чүйдө нерселер: Коргошун геометриясы сыйымдуулук сыяктуу эле маанилүү

Көпчүлүкснуббер конденсаторумазмун "полипропилен пленкасын колдонуңуз, ал өзүн-өзү калыбына келтирет" дегенге токтойт. Бул чындык, бирок бул инженердик окуянын жарымы гана, жана дал ушул жарымы белгилүү бир бөлүктүн белгилүү бир схемада иштейби же жокпу, чындыгында чечпейт.

Экинчи жарымы - цикл индуктивдүүлүгү. Эгерде конденсатордун өздүк индуктивдүүлүгү жогору бойдон калса, сыйымдуулуктун мааниси өзү эле төмөнкү чыңалуудагы кескиндикти кепилдебейт, анткени терминалдар менен ички туташуулардын ортосундагы циклдеги калган индуктивдүүлүк өзү чыңалуудагы кескиндикти же өткөөл мезгилди пайда кылууга жооптуу. Башкача айтканда, узун, ичке зымдары бар жогорку сыйымдуулуктагы бөлүк кыска, кең терминалдары бар кичирээк бөлүккө караганда начар иштеши мүмкүн.

Узун зымдуу жана түз орнотулган снуббер конденсатор терминалдарынын ортосундагы цикл индуктивдүүлүгүн салыштыруучу диаграмма

Ошондуктан орнотуу ыкмасы маалымат баракчасында көрсөтүлгөндөн да маанилүү. IGBT модулуна түз буралып бекитиле турган кең, жалпак терминалдары бар конденсаторлор узун коргошун зымдар аркылуу туташтырылган бөлүктөргө караганда төмөнкү индуктивдүүлүккө жетишет. SMJ-P компаниясынын калай менен капталган жезден жасалган киргизүү зымдары жана октук же радиалдык конфигурацияны тандоо дал ушул себептен улам бар: туташуу жолун кыска кармоо жана номиналдык сыйымдуулук көрсөтүлгөн dv/dt коргоосун камсыз кылуу үчүн.

Өзүн-өзү калыбына келтирүү касиети дагы эле өз-өзүнчө маанилүү. Жергиликтүү диэлектрикалык бузулууга дуушар болгон металлдаштырылган полипропилен пленкасы ал кемчиликти микросекунддарда бөлүп алат, бирок толугу менен иштебей калат, ошондуктан пленка керамикалык же электролиттик альтернативалардын ордуна бул колдонмо үчүн стандарттуу диэлектрик бойдон калууда. Бирок өзүн-өзү калыбына келтирүү жана төмөнкү контур индуктивдүүлүгү эки башка инженердик көйгөй болуп саналат жана снуббер конденсатор экөөнү тең туура иштеши керек.

CRE компаниясынын кеңири Snubber конденсаторлорунун диапазонундагы SMJ-P

TheSMJ-P пластик кутучасынын форматыCRE компаниясы IGBT жана GTO снуббер коргоосу үчүн сунуштаган бир нече өткөргүч жана корпус конфигурацияларынын бири. Орнотуу мейкиндигине, өткөргүчтүн багытына жана жылуулук талаптарына жараша, CRE ошондой эле ошол эле металлдаштырылган полипропилен пленка технологиясына негизделген жана ошол эле ESR/ESL аткаруу стандарттарына ылайыкташтырылган октук өткөргүч жана Mylar-лента варианттарын чыгарат. Бул долбоорлоо тобу негизги диэлектрикалык системаны нөлдөн баштап кайра квалификациялабастан, макет өнүккөн сайын форматтардын ортосунда жыла ала тургандыгын билдирет.

Инженерлер Snubber конденсаторунун тандоосун кантип текшеришет

Маалымат баракчасындагы сыйымдуулук жана чыңалуу рейтинги снуббер конденсаторунун белгилүү бир схемада иштей тургандыгын ырастоо үчүн жетишсиз. SEMIKRON тарабынан IGBT тиркемелеринде документтештирилген стандарттык текшерүү ыкмасы - снуббер конденсатору менен жана ансыз өчүрүлгөндө коллектор-эмиттер чыңалуусунун чыныгы толкун формасын өлчөө жана эң начар шарттарда чокунун IGBTнин номиналдык бөгөттөө чыңалуусунун чегинде калаарын ырастоо. Өчүрүлгөндөн кийин, ток снуббер конденсаторуна өтүп, которулуу учурунда токтун чокусун пайда кылат, андан кийин снуббер конденсатору менен туруктуу токтун ортосунда басаңдатылган термелүү пайда болот, термелүү жыштыгы шина тилкесинин паразиттик индуктивдүүлүгү жана снуббер конденсаторунун мааниси менен белгиленет.

Ушул эле басым коргошун геометриясына жана түз орнотулган терминалдык жабдууларга кийинки ойлор эмес, негизги дизайн өзгөрмөсү катары кеңири таралган электр электроникасынын дизайны боюнча адабияттарда, анын ичинде Корнелл Дубилиер тарабынан жарыяланган Руди Севернстин дизайн боюнча шилтемесинде да кайталанып турат. Негизги физика ошондой эле SMJ-P канааттандыруу үчүн иштелип чыккан электр электроникасы үчүн конденсаторлорду жөнгө салуучу эл аралык стандарт болгон IEC 61071де формалдаштырылган. Бул булактардын бардыгынын мааниси дал келет:Максат жөн гана техникалык мүнөздөмөлөр баракчасындагы сыйымдуулуктун мааниси эмес, бул өчүрүлгөндө эң жогорку чыңалуудагы өлчөнгөн, кайталануучу төмөндөө.

SMJ-P конденсаторлору кайда колдонулат

Туруктуу токтун шина рельстерине туташтырылган C3 снуббер конденсатору бар жарым көпүрөлүү IGBT схемасы.

Snubber конденсаторлору нишалык компонент эмес. Алар кубаттуулукту которуучу түзүлүш өзүнүн которуу аракетинен коргоого муктаж болгон бардык жерлерде пайда болот:

• Инверторлор жана мотор жетектөөчүлөрү, мында IGBTлер үзгүлтүксүз которулуп турат жана ырааттуу dv/dt коргоосуна муктаж

•Электр унааларынын электр энергиясы, мында которуштуруунун натыйжалуулугу жана компоненттердин узактыгы диапазонго жана ишенимдүүлүккө түздөн-түз таасир этет

•Кайра жаралуучу энергия системаларыанын ичинде күн энергиясы менен иштеген инверторлор, мында чыңалуунун кескин жогорулашын басуу жогорку кубаттуулуктагы коммутациялык түзүлүштөрдү ондогон жылдар бою иштетүүдөн коргойт

•Түзөткүчтөр,SVC'лержана локомотивдин кубат булактары, мында жогорку импульстук ток жана талап кылынган жумуш циклдери ESR жана ESL көрсөткүчтөрүн өзгөчө маанилүү кылат

Бул тиркемелердин бардыгынын жалпы мааниси бирдей: коммутациялык түзүлүштөр өткөөл мезгилдерди жаратат жана бир нерсе системанын иштөө мөөнөтү бою аларды таза сиңирип, циклден циклге өтүп турушу керек.

Эмне үчүн материалдык жана өндүрүштүк тандоолор убакыттын өтүшү менен татаалдашат

Снуббер конденсаторунун иши маалымат баракчасында жөнөкөй көрүнөт. Иш жүзүндө, система көп жылдар бою иштегенге чейин көрүнбөгөн деталдар менен аныкталат: диэлектрик чыңалуудан кийин өзүн-өзү канчалык ырааттуу айыктырат, ESR жана ESL өндүрүштүк партияда канчалык бекем көзөмөлдөнөт жана изоляциянын каршылыгы бөлмө температурасында гана эмес, толук температура диапазонунда сакталабы.

Мына ошондуктан CRE компаниясынын SMJ-P компаниясы өзүнүн 100 000 сааттык иштөө мөөнөтүн жалпы сан катары эмес, белгилүү бир ысык чекиттин температурасына (≤85°C) байланыштырат жана изоляцияга туруктуулук бирдиктүү сан катары эмес, сыйымдуулук диапазону менен өзүнчө көрсөтүлөт. Булар жөн гана маркетингдик доомат эмес, дизайнды текшерген инженер үчүн маанилүү болгон мүнөздөмөлөр.

Көп берилүүчү суроолор: IGBT Snubber конденсаторун тандоо

Q1：деген эмнеIGBT снуббер конденсаторуүчүн колдонулат? 

IGBT снуббер конденсатору IGBT өчүрүлгөндө пайда болгон чыңалуу кескин көтөрүлүшүн басып, түзмөктү номиналдуу бөгөттөө чыңалуусунан ашып кетүүдөн коргойт. CRE компаниясынын SMJ-P металлдаштырылган полипропилен пленка конденсатору ушул максатта иштелип чыккан, анын номиналдык чыңалуу диапазону 700В туруктуу токтон 3000В туруктуу токко чейин.

Q2：Кантип туура Snubber конденсатор өндүрүүчүсүн тандайм? 

Төмөн ESR/ESL пленка конденсаторлорун, таанылган сертификаттарын (IEC 61071, UL94V-0) жана ылайыкташтырылган сыйымдуулук же чыңалуу параметрлерин сунуштаган өндүрүүчүнү издеңиз.КРЕDC-Link менен камсыз кылган пленка конденсатор өндүрүүчүсү,IGBT снуббери, жана октук жана радиалдык зым конфигурациялары менен электр электроникасы, кайра жаралуучу энергия жана темир жол транспорту колдонмолору үчүн EMC-чыпка конденсаторлору.

Q3：Полипропилен пленкалуу конденсаторду башка снуббер конденсатор түрлөрүнө караганда эмне жакшыраак кылат? 

Металлдаштырылган полипропилен пленкасы төмөн ESR/ESL, өзүн-өзү калыбына келтирүүчү диэлектрикалык касиеттерге жана кеңири температура диапазонунда туруктуу иштөөгө ээ, бул аны электролиттик же керамикалык альтернативаларга салыштырмалуу снуббер колдонмолору үчүн стандарттуу диэлектрик кылат. CRE компаниясынын SMJ-P пленкасы -40°Cден +85°Cге чейин иштейт жана 100 000 сааттык кызмат мөөнөтү менен эсептелет.

SMJ-P үчүн толук техникалык документтерди бул жерден тапса болот: https://www.crecapacitors.com/IGBT-GTO-Snubber-Capacitors-pl47325307.html

Шилтемелер:

1. ЖАҢЫ ЭНЕРГИЯНЫ ТҮЗҮҮ, “Пластик куту IGBT Snubber конденсатору SMJ-P"," Продукциянын маалымат баракчасы. (https://www.crecapacitors.com/IGBT-GTO-Snubber-Capacitors-pl47325307.html)

2. Семикрон Данфосс, “IGBT чоку чыңалуусун өлчөө жана Snubber конденсаторунун спецификациясы”, Колдонмо эскертүүсү AN 07-006.

(https://assets.danfoss.com/documents/latest/444044/AB501644922487en-000201.pdf)

3. Севернс, Руди. “Электр чынжырлары үчүн снубберлерди долбоорлоо”. Корнелл Дубильенин колдонмосу. (https://www.cde.com/resources/technical-papers/design.pdf)

Техникалык мүнөздөмөлөр жазуу учурунда жарыяланган маалыматтарды чагылдырат. Окурмандар акыркы дизайнды колдонуудан мурун учурдагы баалоолорду өндүрүүчүнүн акыркы маалымат баракчасы менен салыштырып текшерип чыгышы керек.