IGBT रेटिंग, मुझे समझ नहीं आता कि यह कैसे संभव है

Question

मुझे डिग्गी में IXGX400N30A3 मिला । डेटाशीट का कहना है कि डिवाइस को 400A @ 25C, 1200A @ 25C के लिए 1ms के लिए रेट किया गया है, जिसमें 300V की वोल्टेज रेटिंग और 1000W की पीडी है।

वास्तव में? यह TO-264 पैकेज पूरे दिन के 400A वर्तमान को नियंत्रित कर सकता है? मैं डीसी मोड में अपने टीआईजी वेल्डर को छोटा कर सकता हूं? कैसे उन लोगों को भी 400A वर्तमान ले जाता है?

Answer 1

उस उपकरण में जंक्शन से मामले में बहुत कम तापीय प्रतिरोध है, $R_{thJC}$= 0.125 0.C / W (अधिकतम), जिसका अर्थ है कि, प्रत्येक वॉट के विघटन के लिए, जंक्शन केवल 0.125 0.C (अधिकतम) होगा, जो केस टेम्परेचर के ऊपर होगा। तो, उदाहरण के लिए, के लिए$I_C$= 300 ए, $V_{GE}$= 15 वी, और $T_J$= 125 ºC (चित्र 2 देखें) $V_{CE}$केवल १.५५ V के बारे में होगा। यह P = ३०० · १.५५ = ४६५ डब्ल्यू की शक्ति है (हां, कुछ बिजली के हीटरों से अधिक)। तो, जंक्शन तापमान के ऊपर 465 · 0.125 = 58.125 maxC (अधिकतम) होगा, जो कि बड़े पैमाने पर अपव्यय के लिए बहुत कम अंतर है।

हालांकि, जंक्शन के तापमान के लिए इसकी सीमा (150 ,C) से अधिक नहीं होने के कारण, मामले से परिवेश तक थर्मल प्रतिरोध, $R_{thCA}$, जो उपयोग किए गए हीट सिंक पर निर्भर करता है, को भी बहुत कम होना चाहिए, क्योंकि अन्यथा मामले का तापमान परिवेश के तापमान से अधिक बढ़ जाएगा (और जंक्शन तापमान हमेशा इसके ऊपर है)। दूसरे शब्दों में, आपको बहुत अच्छी हीट सिंक की आवश्यकता होती है (बहुत कम के साथ$R_{th}$), 300 ए पर इस प्राणी को चलाने में सक्षम होने के लिए।

थर्मल समीकरण है:

$$T_J=P_D·(R_{thJC}+R_{thCA})+T_A$$

साथ में

$T_J$: जंक्शन तापमान []C]। डेटशीट के हिसाब से <150 ºC होना चाहिए।
$P_D$ : बिजली अपव्यय [डब्ल्यू]।
$R_{thJC}$: जंक्शन से थर्मल प्रतिरोध [resistanceC / W] तक। डेटाशीट के अनुसार यह 0.125 /C / W (अधिकतम) है।
$R_{thCA}$: मामले से परिवेश तक थर्मल प्रतिरोध [resistanceC / W]। यह इस्तेमाल की गई हीट सिंक पर निर्भर करता है।
$T_A$ : परिवेश का तापमान []C]।

उदाहरण के लिए, 60 ifC के परिवेशी तापमान पर, यदि आप 465 W को फैलाना चाहते हैं, तो हीट सिंक का होना आवश्यक है $R_{thCA}$ अधिकतम 0.069 /C / W पर है, जो हवा के संपर्क में और / या मजबूर शीतलन के साथ एक बहुत बड़ी सतह को दर्शाता है।

जहां तक ​​टर्मिनलों की बात है, उनके सबसे पतले हिस्से के अनुमानित आयाम (L-L1) · b1 · c हैं। यदि वे तांबे के बने होते हैं (सिर्फ एक सन्निकटन), तो हर एक का प्रतिरोध होगा:

$R_{min}$= 16.78e-9 * (19.79e-3-2.59e -3) / (2.59e-3 * 0.74e -3) = 151 $\mu\Omega$
$R_{max}$= 16.78e-9 * (21.39e-3-2.21e -3) / (2.21e-3 * 0.43e -3) = 339 $\mu\Omega$

पर $I_C$= 300 A, उनमें से प्रत्येक 13.6 और 30.5 W (!) के बीच बिखर जाएगा। यह बहुत ज्यादा है। इसका दो बार (C और E के लिए) 465% के 13% के रूप में उच्च किया जा सकता है (इस उदाहरण में) IGBT में ही। लेकिन, आमतौर पर, आप उन्हें मिलाप देंगे ताकि पतला हिस्सा (एल-एल 1) से छोटा हो।

Comments

डीसी में वर्तमान लीड के पूरे क्रॉस सेक्शनल क्षेत्र का उपयोग करेगा। एसी में यह कम उपयोग करेगा। प्रतिरोध अधिक होगा। 100 kHz पर त्वचा की गहराई 0.24 मिमी की तरह। जैसा कि लीड 0.6-ईश मिमी मोटी हैं, प्रभाव महत्वपूर्ण हो सकता है। क्या आप PWMimg पर योजना बना रहे हैं? इसके अलावा, आपका गेट ड्राइव कैसा है? धीमी वीजीएस संक्रमण बिजली अपव्यय बढ़ा सकता है। गेट से 560 nC को अंदर / बाहर जाने में कितना समय लगेगा?

विद्युत प्रतिरोध को देखने का एक और तरीका यह माना जाता है कि अगर मिलाप ने पतली स्किनी को उतारा तो केवल स्टब लंबाई, एल 1 मामले के बाहर माना जाता है। लीड फ्रेम प्रतिरोध R = L1 · b1 · c और चित्र 3 से ESR

— 1.5m resistance है

देखें अंजीर 3 ... चूँकि पूरे डिवाइस का ESR 1,500 μ @ (@ -40'C) से 2,500μ' (+ 150'C) होता है, इसलिए डिवाइस के करंट के लिए सीसा का आकार पर्याप्त होता है। कमाल की बात है कि अब इस पर विश्वास करना मुश्किल है। पता करें कि आपकी कार जम्पर केबल कनेक्शन पर कितनी उधम

— मचाती है

मुझे याद है कि परमाणु रिएक्टरों के लिए स्टील-ज़िक्र-स्टील ट्यूबों में 6 "कॉपर इलेक्ट्रोड व्हील्स बॉन्डिंग स्टील-ज़ीरक-स्टील ट्यूब के माध्यम से 10,000 एम्पीयर का उपयोग करके एक डिफ्यूजन बॉन्डर (1979) का परीक्षण किया गया। ईएमआई, स्पार्क और पानी के काम शानदार थे। चूंकि आप इसके चारों ओर स्वागत करते हैं, इसलिए ट्यूब प्रतिरोध बूँदें। ऑपरेटर को 2 ट्यूबों को एक साथ वेल्ड करने के लिए पावर ड्रॉप को बनाए रखने के लिए संयुक्त के चारों ओर वर्तमान को बढ़ाना था। मेरे इंस्ट्रूमेंटेशन ने उसे वह डेटा दिया।

— टोनी स्टीवर्ट सुन्नीस्कीगुई EE75

Answer 2

यकीन है, यह संभव है। हालांकि, विचार करें कि '400A @ 25 ° C' संख्या a पर आधारित है$T_C$ 25 ° C का, हवा का तापमान नहीं। $T_C$मामला तापमान है। 400A पर, डिवाइस में वोल्टेज,$V_{CE(sat)}$, 1.70 V हो सकता है। 400A पर, यह 680 W की शक्ति अपव्यय है। आपको एक भारी गर्मी सिंक की आवश्यकता होगी, जो शारीरिक रूप से संभव नहीं हो सकता है, खासकर अगर परिवेश का तापमान 25 ° C है।

जहाँ तक उस धारा को ले जाने वाले लीड्स हैं, आयामित ड्राइंग का कहना है कि वे कम से कम 2.21 मिमी चौड़े और 0.43 मिमी मोटे हैं। यह लगभग 1 वर्ग मिमी का एक क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र है, जो 17-गेज तार के बराबर है। मेरे संदर्भ चार्ट में कहा गया है कि 100A 30 सेकंड में पिघलने वाली (वृत्ताकार, अकुशल) तार की उस मोटाई के एक लंबे खंड का कारण बनेगा। बेशक, ये लीड लंबे खंड नहीं होंगे, वे हीट-सिंक किए गए तांबे के विमानों से जुड़े होंगे। लेकिन फिर भी, यह बहुत कसकर धक्का दे रहा है।

आपने इस विश्लेषण से क्या सीखा है? किसी डेटशीट के पहले पेज पर भरोसा मत करो! आप "निरपेक्ष अधिकतम" के रूप में चिह्नित किसी भी तालिका को खुशी से अनदेखा कर सकते हैं। यदि आप इन नंबरों को कोर्ट करते हैं तो आपको एक कार्यात्मक उपकरण या एक कार्यान्वयन योग्य डिज़ाइन की गारंटी नहीं है। मेरे प्रोफेसरों ने हमेशा कहा कि ये पृष्ठ विपणन विभाग द्वारा संकलित हैं, इंजीनियरिंग विभाग द्वारा नहीं। इस स्थिति में, आपको उस नंबर से मिली तालिका को "अधिकतम रेटिंग" के रूप में चिह्नित किया गया है। इन नंबरों के पास कार्य करने के लिए अपने डिवाइस को डिज़ाइन न करें। इसके बजाय, विशेषता ग्राफ़ और मानक ऑपरेटिंग मापदंडों पर स्क्रॉल करें (बाद वाला इस डेटाशीट में नहीं है, लेकिन यह दूसरों में होगा) और उस पर आधारित डिज़ाइन। निर्धारित करें कि आपका पीसीबी या तार कितने करंट को संभाल सकते हैं, और आप कितनी हाइटिंक क्षमता जोड़ सकते हैं,

आपने उल्लेख किया कि आप डिजिके पर थे; मैं अनुमान लगा रहा हूं कि आपने एक गलत मोड़ लिया और 'डिस्क्रीट सेमीकंडक्टर प्रोडक्ट्स' ग्रुप, सेक्शन IGBTS - सिंगल में एक उच्च-वर्तमान भाग की तलाश में चला गया । यह खंड पीसीबी-माउंटेड घटकों के लिए है। पीसीबी विनिर्माण (टांका लगाने, तांबे की मोटाई, गर्म) की वास्तविकता यहां व्यावहारिक रूप से प्राप्त मूल्यों को सीमित करेगी। यदि आप वास्तव में उच्च-वर्तमान सामान प्राप्त करना चाहते हैं, तो 'सेमीकंडक्टर मॉड्यूल' पर जाएं, यही वह जगह है जहां मोटे तारों से जुड़े चेसिस-माउंटेड हिस्से स्थित हैं। IGBTs खंड वहाँ की तरह घटक हैं इस जानवर , पैमाने (विकिपीडिया से उधार) के लिए एक पेंसिल के साथ दिखाया गया है:

वह उपकरण वास्तव में 3300 और 1200 ए को संभाल सकता है; यह थोड़ा पीसीबी-माउंट डिवाइस के बजाय 190 मिमी 140 मिमी है। वहाँ बहुत छोटे, अधिक उचित उपकरण भी उपलब्ध हैं।

Comments

संयोगवश, मैं एक ऐसे व्यक्ति को जानता हूं जो इलेक्ट्रिक इंजनों के लिए इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम डिजाइन करता है, जिन्होंने HST लोको पर 2MW इलेक्ट्रिक मोटर चलाने के लिए बिल्कुल IGBT (CM1200HC) का उपयोग किया है। गर्मी को फैलाने के लिए उन्हें एक कस्टम-निर्मित हीटसिंक प्राप्त करना था। परीक्षण सेटअप मनोरंजक था - मोटर को 100% बिजली पर स्विच करने के लिए एक छोटा पुशबटन, जिससे पूरे लोको चेसिस को मोटर के ऊपर की ओर झुकाव होता है। इसने एक ड्रैगन की तरह एक शोर किया जो रूट कैनाल से गुजर रहा था।

— बहुपद

मेरी गलत बारी की सही पहचान करने के लिए +1।

— ब्रायन बोएचर

IGBT == सच होने के लिए अविश्वसनीय रूप से अच्छा है? ;)

— कज़

@ काज़ - इंसुलेटेड गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर, लेकिन मुझे लगता है कि मुझे आपकी परिभाषा बेहतर लगी :) :)

— केविन वर्मर

Answer 3

एक छोटा उत्तर: आप 400A और 300V दोनों एक ही समय में नहीं करते हैं, कम से कम बहुत लंबे समय के लिए नहीं।

डिवाइस बंद स्थिति में लगभग कोई वर्तमान नहीं गुजरता है, और बंद होने पर बहुत कम शक्ति का प्रसार करता है। डिवाइस राज्य पर संचालन करते समय बहुत कम वोल्टेज ड्रॉप करता है, और इसलिए उस राज्य में गर्मी की एक नियंत्रणीय मात्रा को भंग कर देता है।

बड़ी जलन तब होती है जब दो स्थितियों के बीच परिवर्तन होता है। संभवतः सबसे खराब स्थिति एक बड़ी मोटर की तरह लोड के साथ बदल रही है; एक मोटर को स्पिन करने के लिए वर्तमान में एक सेकंड के महत्वपूर्ण अंश हो सकते हैं, जिसके दौरान बहुत अधिक गर्मी विकसित की जा सकती है।

Comments

यदि आप IGBTs का उपयोग कर रहे हैं, तो मोटरों में आम तौर पर "inrush" करंट नहीं होता है, क्योंकि आप करंट को नियंत्रित करते हैं जो आपको पसंद है।

— जेसन एस

@ जैसन - हाँ, आप डिवाइस का उपयोग करते हैं और वर्तमान को नियंत्रित करते हैं, बी / सी इसके बिना, एक मामूली आकार की मोटर जैसे 1/3 एचपी एक सौ सौ मिसे के लिए शॉर्ट सर्किट की तरह दिख सकता है जब रोका जाना शुरू होता है।

— जस्टजेफ

ओह, यह उससे भी बुरा है। कभी तीन-चरण प्रेरण या तुल्यकालिक मोटर्स पर वर्तमान बनाम समय की तरंगों पर ध्यान दिया जाता है यदि वे एसी लाइनों में पटक दिए जाते हैं? सच में भयानक ग्राहक।

— जेसन एस

heheheh और एक सस्ते डिजिटल गुंजाइश के साथ उन ग्राहकों को देखने की कोशिश करें

— JustJeff

मुझे लगता है कि यह चालू स्थिति है कि वर्तमान आगमनात्मक भार और स्विच वोल्टेज से जारी रखना चाहता है, जो वास्तव में वी या I अधिकतम सीमा की तुलना में सबसे व्यावहारिक मामलों में SOA चतुर्थ सीमा के करीब पहुंचता है। (टी के यू में मेरे दामाद प्रो। कहते हैं कि उनके छात्र हर समय इन

— चीजों को उड़ाते हैं

Answer 4

क्योंकि तुम चीजों को देखते हो; और तुम कहते हो, 'क्यों?' लेकिन बी जयंत बलीगा उन चीजों के सपने देखता है जो कभी नहीं थे; और कहता है, 'क्यों नहीं?'

लेकिन गंभीरता से, लीड में बहुत कम प्रतिरोध होता है, इसलिए वे बहुत अधिक गर्मी उत्पन्न नहीं करते हैं। मुझे लगता है कि वास्तविक डिवाइस में समानांतर में कई बीजीटी सेक्शन होते हैं जो प्रतिरोध को बहुत कम करते हैं।

Comments

वे शायद ठोस कॉपर लीड हैं, जो कम प्रतिरोध करते हैं - लेकिन शक्ति है $P=I^2*R$; वे अभी भी सक्रिय तपिश के बिना पिघल जाएगा। इसके अलावा, आप BJTs, MOSFETs और IGBTs के बारे में भ्रमित होने लगते हैं: आप BJTs को समानांतर नहीं कर सकते हैं, केवल MOSFETs, BJT वर्तमान नियंत्रित डिवाइस हैं और उनके पास शब्द के सामान्य अर्थ में 'प्रतिरोध' नहीं है, और IGBTs पूरी तरह से एक और डिवाइस है।

— केविन वर्मी

कोई समानांतर BJT, कभी नहीं? हम्म, क्या "थर्मल भगोड़ा" पर विकिपीडिया पृष्ठ को ठीक करने की आवश्यकता है? यह दावा करता है कि यदि कई बीजेटी ट्रांजिस्टर समानांतर में जुड़े हुए हैं (जो उच्च वर्तमान अनुप्रयोगों में विशिष्ट है), तो एक वर्तमान हॉगिंग समस्या हो सकती है। BJTs की इस विशिष्ट भेद्यता को नियंत्रित करने के लिए विशेष उपाय किए जाने चाहिए।

— कज़

@ केविन वर्मर वास्तव में ULN2803A ट्रांजिस्टर सरणी के लिए डेटाशीट में स्पष्ट रूप से कहा गया है कि ट्रांजिस्टर समानांतर में जुड़े हो सकते हैं। प्रमुख विशेषताओं के तहत OUTPUT CAN BE PARALLELED:। आप उस पर कैसे टिप्पणी करेंगे?

— आंद्रेजाको

@AndrejaKo - यह एक विशेष विशेषता है, आम नहीं। इस भाग में डार्लिंगटॉन हैं जो एकीकृत वर्तमान सीमा प्रतिरोधों के साथ हैं और वे सभी एक ही मृत्यु पर हैं, इसलिए उन्हें अधिक बारीकी से मिलान किया जाना चाहिए। यह संभव है, लेकिन मुश्किल है, समानांतर BJTs के लिए। हालांकि, मेरी बात अब भी कायम है कि विचाराधीन डिवाइस में प्रतिरोध को बहुत कम करने के लिए समानांतर में 'कई BJT सेक्शन नहीं हैं'

— केविन वर्मियर

@KevinVermeer सही है, कि जॉर्ज बर्नार्ड शॉ बोली बस मेरे सिर में लगी और मुझे लगा कि मैं मजबूर हूं। फिर मैंने इसके बारे में पर्याप्त सोचने के बिना जवाब पर माना। विकिपीडिया के एक त्वरित पढ़ने के बाद, मुझे लगता है कि वे कई बार पूरे आईजीबीटी को समानांतर करते हैं। हालाँकि bjt के समानांतर कुछ कारण हैं, वे आम नहीं हैं और यह उनमें से एक नहीं है। समूह का सबसे अच्छा सभी वर्तमान bogart करने के लिए करते हैं। वे करते हैं, एक प्रतिरोध है ... कई वास्तव में, यह उनके q-बिंदु पर निर्भर करता है। फिर से, मुझे माफ़ कर दो।

— मैट