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英飛凌IGBT模塊選型與型號含義解讀

作者:海飛樂技術 時間:2017-07-25 09:41

  英飛凌(Infineon)是德國西門子半導體集體(Siemens)的獨立上市公司。前身也叫歐派克(EUPEC:歐洲電力電子公司)。
 
   一.拓撲圖與型號的關系:型號開頭兩個字母或數字決定
  ·2單元的半橋IGBT拓撲:以BSM和FF開頭。
  ·4單元的全橋IGBT拓撲:以F4開頭。這個目前已經停產,大家不要選擇。
  ·6單元的三項全橋IGBT拓撲:以FS開頭。
  ·三項整流橋+6單元的三項全橋IGBT拓撲:以FP開頭。
  ·專用斬波IGBT模塊:以FD開頭。其實這個完全可以使用FF半橋來替代。只要將另一單元的IGBT處于關閉狀態,只使用其反向恢復二極管即可。
   英飛凌IGBT模塊選型主要是根據工作電壓,工作電流,封裝形式和開關頻率來進行選擇。
 
  二. 工作電壓對選型的影響
  1.Infineon的IGBT模塊常用的電壓為:600V,1200V,1700V。這個電壓為系統的直流母線工作電壓。普通的交流220V供電,使用600V的IGBT。交流380V供電,使用1200V的IGBT。
  2.Infineon也有大功率的3300V,4500V,6500V的IGBT可供選擇,一般用于機車牽引和電力系統中。
  3.最近,電動汽車概念也火的一塌糊涂,Infineon推出了650V等級的IGBT,專門用于電動汽車行業。不過,這些IGBT是汽車級別的,屬于特種模塊,價格偏貴。
 這里跑題一下:一般電子器件的等級分為5個等級:航空航天—軍工—汽車—工業—民用。一聽名字,就知道他們的價格趨勢。Infineon的IGBT,除了電動汽車用的650V以外,都是工業等級的。!
 
  三.工作電流和封裝形式對選型的影響
  這2個參數要同時介紹。因為,不同封裝形式的IGBT,其實主要就是為了照顧IGBT的散熱。IGBT屬于功率器件,散熱不好,就會直接燒掉。當然,封裝也涉及到IGBT內部的雜散電感之類的問題,這里就先不介紹了。
  1.單管IGBT:TO-247這種形式的封裝。一般電流從5A~75A左右。一個封裝封裝1個IGBT芯片。如IKW(集成了反向二極管)和IGW(沒有反向二極管)。
  2.Easy封裝(俗稱“方盒子”):這類封裝是低成本小功率的封裝形式:工作電流從10A~35A。不過,這類封裝,一個easy封裝一般都封裝了6個IGBT芯片,直接組成3相全橋。
  3.34mm封裝(俗稱“窄條”):由于底板的銅極板只有34mm寬,所以,只能容下50A,75A,100A,150A的工作電流。這類封裝,一般都封裝了2個IGBT新片,組成一個半橋。
  4.62mm封裝(俗稱“寬條”):IGBT底板的銅極板增加到62mm寬度。所以,IGBT工作電流能有150A,200A,300A,400A,450A。一般都封裝了2個IGBT新片,組成一個半橋。
  5.Econo封裝(俗稱“平板型”):分為EconoDUAL,EconoPIM,EconoPACK之類的。此模塊可以用于中功率封裝,比如450A,600A,800A等。
  IHV,IHM,PrimePACK封裝(俗稱“黑模塊”):這類模塊的封裝顏色是黑色的,屬于大功率模塊。一般3300V,4500V,6500V的模塊,都使用這類封裝,由于電壓高了,電流一般在1000A~200A;某些特殊應用的1200V模塊,也采用這類封裝,電流最大達到3600A。IHV,IHM是經典封裝形式,經歷市場20多年的考驗。PrimePACK是近年新推出的封裝,這個重點在IHV,IHM的基礎上做了散熱和雜散電感的優化。
 
  四.開關頻率對選型的影響
  Infineon有8種IGBT芯片供客戶選擇。IGBT命名方式中,能體現IGBT芯片的年代。Infineon目前共有5代IGBT:第一代和第二代采用老命名方式,一般為BSM**GB**DLC或者BSM**GB**DN2。第三代IGBT開始,采用新的命名方式。命名的后綴為:T3,E3,P3。第四代IGBT命名的后綴為:T4,S4,E4,P4。第五代IGBT命名后綴為5。大家選擇的時候,盡量選擇最新一代的IGBT,芯片技術有所改進,IGBT的內核溫度將有很大的提升。第三代IGBT能耐150度的極限高溫。第四代IGBT能耐175度的極限高溫。第五代據說能耐200度的極限高溫。補充:是極限高溫,不是正常工作的溫度。
  各代的IGBT芯片都有自己適合工作的開關頻率,不能亂選型,IGBT頻率與型號的后綴相關。具體如下:

IGBT頻率與型號的后綴相關 
IGBT頻率與型號的后綴相關
  這里有一個問題:開關頻率最大的IGBT型號是S4,可以使用到30KHz的開關頻率。如FF200R12KS4和FF300R12KS4。但是,S4的飽和壓降反而是最大3.20V。理論上開關的損耗應該最大。
  Infineon那邊給出的解釋為:IGBT的“損耗”包括“導通損耗”和“開關損耗”。飽和壓降只決定“導通損耗”。而“開關損耗”則由IGBT芯片本身決定。當開關頻率很高時:導通的時間相對于很短,所以,導通損耗只能占一小部分。而絕大部分的損耗則是由“開關損耗”決定的。而S4芯片,優化了“開關損耗”,使其減少。達到“損耗”總體減少的目標。這個也是為什么低開關頻率的IGBT芯片,為何飽和壓降小的原因。低開關頻率,“損耗”就主要由“導通損耗”決定了,所以,需要降低飽和壓降。




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