Микросекундта IGBT өшкенде не болады

Әр жолыIGBTөшеді, өте қысқа уақыт ішінде зорлық-зомбылық орын алады.

CRE снуббер конденсаторымен және онсыз IGBT өшіру күрт өзгеруін көрсететін кернеу толқын пішінін салыстыру

Құрылғы арқылы ағатын ток үзіледі. Тізбектің адасқан индуктивтілігінде сақталған энергия ешқайда кетпейді. Ол кернеудің күрт көтерілуі ретінде бөлінеді. Егер ештеңе бұл күрт көтерілуді жұтпаса, ол IGBT номиналды кернеуінен асып, құрылғыны зақымдауы мүмкін.

Бұл снуббер конденсаторы шешуге арналған нақты мәселе. Мұны дұрыс түсіну керек, себебі жақсы снуббер конденсаторы мен орташа конденсатордың арасындағы айырмашылық құрылғының істен шығуы кезінде бірінші күні емес, бірнеше ай немесе жылдар өткен соң көрінеді.

Снуббер конденсаторының жұмысы

A снуббер конденсаторыкоммутациялық құрылғының арғы жағында орналасады және босатылған энергияны қауіпсіз жерге береді.

IGBT өшірілгенде, конденсатор өтпелі токты сіңіреді және құрылғыдағы кернеудің қаншалықты тез көтерілетінін (dv/dt) шектейді. Бұл жалғыз функция бірден үш нәрсені орындайды: кернеудің күрт көтерілуін басады, коммутациялық шығындарды азайтады және тізбектің қалған бөлігіне кернеу беретін ток пен кернеудің кенеттен өзгеруін тегістейді.

Мұның жақсы жұмыс істеуі үшін екі электрлік қасиет басқалардан маңызды: төмен эквивалентті тізбектей кедергі (ТТК) және төмен эквивалентті тізбектей индуктивтілік (ТТК). Жоғары ТТК немесе ТТК конденсатордың реакциясын баяулатады және оның жылдам өтпелі токты қаншалықты тиімді қыса алатынын шектейді. Міне, сондықтан да металлдандырылған полипропилен пленкасы көптеген снуббер қолданбалары үшін таңдаулы материал болып табылады. Ол төмен ТТК/ТТК-ны өзін-өзі қалпына келтіретін диэлектрикпен біріктіреді, сондықтан конденсатор қайталанатын кернеу кернеуінен кейін де сенімді жұмыс істей береді.

ІшіндеSMJ-PCRE пластикалық қорабының IGBT Snubber конденсаторы

CRE компаниясының SMJ-P конденсаторы - IGBT қорғанысы үшін арнайы жасалған, IGBT модуліне тікелей орнатуға арналған қалайы жалатылған мыс кірістіру сымдары бар пластик қораптан жасалған снуббер конденсаторы.

CRE SMJ-P пластикалық қорапшасы IGBT снуббер конденсаторы, қалайы жалатылған мыс сымдары бар

Негізгі техникалық параметрлер:

Құрылымның өзі электрлік сипаттамалармен бірдей логикаға негізделген. Пластикалық корпус шайырмен тығыздалған, бұл ораманы ылғалдан және механикалық кернеуден қорғайды. Осьтік және радиалды сымдар конфигурациялары қолжетімді, сондықтан бірдей конденсаторлар тұқымдасы әр уақытта арнайы қайта жобалаусыз әртүрлі модуль орналасуларына сәйкес келе алады.

Көптеген мақалаларды өткізіп жіберу туралы егжей-тегжейлі ақпарат: Қорғасын геометриясы сыйымдылық сияқты маңызды

Көпшілігіснуббер конденсаторымазмұны «полипропилен пленкасын қолданыңыз, ол өздігінен қалпына келеді» дегенмен тоқтайды. Бұл рас, бірақ бұл инженерлік әңгіменің жартысы ғана, және бұл жартысы берілген бөліктің берілген тізбекте жұмыс істейтінін нақты шешпейді.

Екінші жартысы - контур индуктивтілігі. Егер конденсатордың өзіндік индуктивтілігі жоғары болып қалса, сыйымдылық мәні тек төмен кернеудің күрт өсуіне кепілдік бермейді, себебі терминалдар мен ішкі қосылымдар арасындағы контурдағы қалған индуктивтілік кернеудің күрт өсуіне немесе өтпелі токтың пайда болуына жауап береді. Басқаша айтқанда, ұзын, жіңішке сымдары бар жоғары сыйымдылықты бөлік қысқа, кең терминалдары бар кішірек бөлікке қарағанда нашар жұмыс істей алады.

Ұзын сымды және тікелей бекітілетін снуббер конденсатор терминалдары арасындағы ілмек индуктивтілігін салыстыратын диаграмма

Міне, сондықтан да орнату әдісі деректер парағында көрсетілгеннен гөрі маңыздырақ. IGBT модуліне тікелей бұрандамен бекітілуі мүмкін кең, жалпақ терминалдары бар конденсаторлар ұзын сымдар арқылы қосылған бөлшектерге қарағанда төмен өзіндік индуктивтілікке қол жеткізеді. SMJ-P қалайы жалатылған мыс кірістіру сымдары және осьтік немесе радиалды конфигурацияны таңдау дәл осы себепті бар: қосылу жолын қысқа ұстау және номиналды сыйымдылықтың көрсетілген dv/dt қорғанысын қамтамасыз етуі.

Өздігінен қалпына келу қасиеті әлі де бөлек маңызды. Жергілікті диэлектрлік бұзылуды бастан кешіретін металлдандырылған полипропилен пленкасы сол ақаулықты микросекундтарда оқшаулайды, бірақ толығымен істен шықпайды, сондықтан пленка керамикалық немесе электролиттік баламаларға қарағанда бұл қолданба үшін стандартты диэлектрик болып қала береді. Бірақ өздігінен қалпына келу және төмен контурлы индуктивтілік екі түрлі инженерлік мәселе болып табылады, ал снуббер конденсаторы екеуін де дұрыс жұмыс істеуі керек.

CRE компаниясының кеңірек Snubber конденсаторлар ауқымындағы SMJ-P

TheSMJ-P пластикалық қорап форматыCRE компаниясы IGBT және GTO снуббер қорғанысы үшін ұсынатын бірнеше сым және корпус конфигурацияларының бірі болып табылады. Орнату кеңістігіне, сымның бағытына және жылу талаптарына байланысты CRE сонымен қатар бірдей металлдандырылған полипропилен пленка технологиясына негізделген және бірдей ESR/ESL өнімділік стандарттарына сәйкес жасалған аксиальды-сым және Mylar таспа нұсқаларын шығарады. Бұл жобалау тобы негізгі диэлектрлік жүйені нөлден бастап қайта біліктіліксіз орналасу дамыған сайын форматтар арасында ауыса алатынын білдіреді.

Инженерлер Snubber конденсаторын таңдауды қалай тексереді

Деректер парағындағы сыйымдылық және кернеу номиналды мәндері снуббер конденсаторының берілген тізбекте жұмыс істейтінін растау үшін жеткіліксіз. SEMIKRON компаниясының IGBT қолданбалы ескертпелерінде құжатталған стандартты тексеру әдісі - снуббер конденсаторы орнында және онсыз өшірілген кездегі нақты коллектор-эмиттер кернеуінің толқын формасын өлшеу және ең нашар жағдайда шыңның IGBT номиналды блоктау кернеуі шегінде қалатынын растау. Өшірілгеннен кейін ток снуббер конденсаторына ауысады, бұл коммутация сәтінде ток шыңын тудырады, содан кейін снуббер конденсаторы мен тұрақты ток байланысы арасында сөндірілетін тербеліс пайда болады, тербеліс жиілігі шина жолағының паразиттік индуктивтілігімен және снуббер конденсаторының мәнімен белгіленеді.

Қорғасын геометриясы мен тікелей бекітілетін терминал аппараттық құралдарына кейінгі ой емес, негізгі жобалау айнымалысы ретінде баса назар аудару кең таралған қуат электроникасы дизайны бойынша әдебиеттерде, соның ішінде Корнелл Дубилиер жариялаған Руди Севернстің сыпайы дизайн анықтамалығында да қайталанады. Негізгі физика сонымен қатар SMJ-P қанағаттандыру үшін жасалған қуат электроникасына арналған конденсаторларды реттейтін халықаралық стандарт IEC 61071-де ресімделеді. Барлық осы көздердегі мәселе бір-біріне сәйкес келеді:Мақсат тек техникалық сипаттама парағындағы сыйымдылық мәні ғана емес, бұл өшірілген кездегі шың кернеуінің өлшенген, қайталанатын төмендеуі.

SMJ-P конденсаторлары қайда қолданылады

Тұрақты ток шиналарының рельстері арқылы қосылған C3 снуббер конденсаторы бар жартылай көпірлі IGBT схемасы.

Snubber конденсаторлары тар компонент емес. Олар қуатты ауыстыру құрылғысы өзінің ауыстыру әрекетінен қорғауды қажет ететін жерде пайда болады:

• Инверторлар және қозғалтқыш жетектері, мұнда IGBT үздіксіз ауысып отырады және тұрақты dv/dt қорғанысын қажет етеді

•Электр көліктерінің қуат электроникасымұнда коммутация тиімділігі мен компоненттердің ұзақ қызмет ету мерзімі диапазон мен сенімділікке тікелей әсер етеді

•Жаңартылатын энергия жүйелерікүн энергиясын пайдаланатын инверторларды қоса алғанда, кернеудің күрт өсуін басу жоғары қуатты коммутациялық құрылғыларды ондаған жылдар бойы жұмыс істеу кезінде қорғайды

•Түзеткіштер,SVC-лержәне локомотив қуат көздері, мұнда жоғары импульстік токтар және талап етілетін жұмыс циклдары ESR және ESL өнімділігін ерекше маңызды етеді

Осы қолданбалардың барлығының ортақ мәні бірдей: коммутациялық құрылғылар өтпелі процестерді тудырады, ал жүйенің қызмет ету мерзімі ішінде бір нәрсе оларды таза сіңіріп, циклден циклге дейін қайталап отыруы керек.

Неліктен материал мен өндірістік таңдау уақыт өте келе күрделене түседі

Снуббер конденсаторының жұмысы деректер парағында қарапайым болып көрінеді. Іс жүзінде, өнімділік жүйе жылдар бойы жұмыс істеп тұрғанға дейін көрінбейтін мәліметтермен анықталады: диэлектрик кернеуден кейін өзін-өзі қаншалықты тұрақты қалпына келтіреді, ESR және ESL өндірістік партия бойынша қаншалықты тығыз басқарылады және оқшаулау кедергісі тек бөлме температурасында ғана емес, толық температура диапазонында сақтала ма.

Міне, сондықтан CRE компаниясының SMJ-P компаниясы өзінің 100 000 сағаттық қызмет ету мерзімін жалпы сан ретінде емес, белгілі бір ыстық нүктенің температурасымен (≤85°C) байланыстырады және оқшаулау кедергісі бірыңғай жалпы сан ретінде емес, сыйымдылық диапазоны бойынша бөлек көрсетіледі. Бұл тек маркетингтік мәлімдеме емес, дизайнды растайтын инженер үшін маңызды сипаттамалардың түрлері.

Жиі қойылатын сұрақтар: IGBT Snubber конденсаторын таңдау

Q1：Не дегенIGBT снуббер конденсаторыүшін қолданылады? 

IGBT снуббер конденсаторы IGBT өшкен кезде пайда болатын кернеудің күрт өсуін басады, бұл құрылғыны номиналды блоктау кернеуінен асып кетуден қорғайды. CRE компаниясының SMJ-P металлдандырылған полипропилен пленкалы конденсаторы осы мақсатта жасалған, номиналды кернеу диапазоны 700 В тұрақты токтан 3000 В тұрақты токқа дейін.

Q2：Дұрыс Snubber конденсатор өндірушісін қалай таңдауға болады? 

Төмен ESR/ESL пленкалы конденсаторларды, танылған сертификаттарды (IEC 61071, UL94V-0) және реттелетін сыйымдылық немесе кернеу опцияларын ұсынатын өндірушіні іздеңіз.CREDC-Link жеткізетін пленкалы конденсатор өндірушісі болып табылады,IGBT снубберіжәне электрлік электроника, жаңартылатын энергия көздері және теміржол транзитіне арналған осьтік және радиалды сымды конфигурациялары бар EMC-сүзгі конденсаторлары.

Q3：Полипропилен пленкалы конденсаторды басқа снуббер конденсатор түрлерінен не артық етеді? 

Металлдандырылған полипропилен пленкасы төмен ESR/ESL, өздігінен қалпына келетін диэлектрлік қасиеттерді және кең температура диапазонында тұрақты өнімділікті ұсынады, бұл оны электролиттік немесе керамикалық баламалармен салыстырғанда снубберлік қолданбалар үшін стандартты диэлектрик етеді. CRE SMJ-P -40°C-тан +85°C-қа дейін жұмыс істейді, қызмет ету мерзімі 100 000 сағат.

SMJ-P үшін толық техникалық құжаттаманы мына жерден табуға болады: https://www.crecapacitors.com/IGBT-GTO-Snubber-Capacitors-pl47325307.html

Сілтемелер:

1. ЖАҢА ЭНЕРГИЯ ЖАСАУ, “Пластикалық қорап IGBT Snubber конденсаторы SMJ-P«Өнім туралы деректер парағы. (https://www.crecapacitors.com/IGBT-GTO-Snubber-Capacitors-pl47325307.html)

2. Семикрон Данфосс, «IGBT шың кернеуін өлшеу және снуббер конденсаторының сипаттамасы», Қолданба туралы ескертпе AN 07-006.

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

3. Севернс, Руди. «Электр тізбектеріне арналған снубберлерді жобалау». Корнелл Дубилье қолданбасына арналған ескертпе. (https://www.cde.com/resources/technical-papers/design.pdf)

Техникалық сипаттамалар жазу кезінде жарияланған деректерді көрсетеді. Оқырмандар соңғы дизайнды қолданар алдында өндірушінің соңғы деректер парағымен салыстырмалы түрде ағымдағы бағаларды растауы керек.