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英飞凌igbt产品选型指导与含义解读

发布时间:2021-05-11

上海原盾电子科技有限公司工程师针对英飞凌产品型号选型做一些分享,希望能对大家提供一些必要的帮助!

英飞凌(Infineon)是德国西门子半导体集体(Siemens)的独立上市公司。前身也叫欧派克(EUPEC:欧洲电力电子公司)。

    一.拓扑图与型号的关系:型号开头两个字母或数字决定

  ·2单元的半桥IGBT拓扑:以BSM和FF开头。

  ·4单元的全桥IGBT拓扑:以F4开头。这个目前已经停产,大家不要选择。

  ·6单元的三项全桥IGBT拓扑:以FS开头。

  ·三项整流桥+6单元的三项全桥IGBT拓扑:以FP开头。

  ·专用斩波IGBT模块:以FD开头。其实这个完全可以使用FF半桥来替代。只要将另一单元的IGBT处于关闭状态,只使用其反向恢复二极管即可。

   英飞凌IGBT模块选型主要是根据工作电压,工作电流,封装形式和开关频率来进行选择。

二. 工作电压对选型的影响

  1.Infineon的IGBT模块常用的电压为:600V,1200V,1700V。这个电压为系统的直流母线工作电压。普通的交流220V供电,使用600V的IGBT。交流380V供电,使用1200V的IGBT。

  2.Infineon也有大功率的3300V,4500V,6500V的IGBT可供选择,一般用于机车牵引和电力系统中。

  3.最近,电动汽车概念也火的一塌糊涂,Infineon推出了650V等级的IGBT,专门用于电动汽车行业。不过,这些IGBT是汽车级别的,属于特种模块,价格偏贵。

 这里跑题一下:一般电子器件的等级分为5个等级:航空航天—军工—汽车—工业—民用。一听名字,就知道他们的价格趋势。Infineon的IGBT,除了电动汽车用的650V以外,都是工业等级的。!

三.工作电流和封装形式对选型的影响

  这2个参数要同时介绍。因为,不同封装形式的IGBT,其实主要就是为了照顾IGBT的散热。IGBT属于功率器件,散热不好,就会直接烧掉。当然,封装也涉及到IGBT内部的杂散电感之类的问题,这里就先不介绍了。

  1.单管IGBT:TO-247这种形式的封装。一般电流从5A~75A左右。一个封装封装1个IGBT芯片。如IKW(集成了反向二极管)和IGW(没有反向二极管)。

  2.Easy封装(俗称“方盒子”):这类封装是低成本小功率的封装形式:工作电流从10A~35A。不过,这类封装,一个easy封装一般都封装了6个IGBT芯片,直接组成3相全桥。

  3.34mm封装(俗称“窄条”):由于底板的铜极板只有34mm宽,所以,只能容下50A,75A,100A,150A的工作电流。这类封装,一般都封装了2个IGBT新片,组成一个半桥。

  4.62mm封装(俗称“宽条”):IGBT底板的铜极板增加到62mm宽度。所以,IGBT工作电流能有150A,200A,300A,400A,450A。一般都封装了2个IGBT新片,组成一个半桥。

  5.Econo封装(俗称“平板型”):分为EconoDUAL,EconoPIM,EconoPACK之类的。此模块可以用于中功率封装,比如450A,600A,800A等。

  IHV,IHM,PrimePACK封装(俗称“黑模块”):这类模块的封装颜色是黑色的,属于大功率模块。一般3300V,4500V,6500V的模块,都使用这类封装,由于电压高了,电流一般在1000A~200A;某些特殊应用的1200V模块,也采用这类封装,电流更大达到3600A。IHV,IHM是经典封装形式,经历市场20多年的考验。PrimePACK是近年新推出的封装,这个重点在IHV,IHM的基础上做了散热和杂散电感的优化。

四.开关频率对选型的影响

  Infineon有8种IGBT芯片供客户选择。IGBT命名方式中,能体现IGBT芯片的年代。Infineon目前共有5代IGBT:代和第二代采用老命名方式,一般为BSM**GB**DLC或者BSM**GB**DN2。第三代IGBT开始,采用新的命名方式。命名的后缀为:T3,E3,P3。第四代IGBT命名的后缀为:T4,S4,E4,P4。第五代IGBT命名后缀为5。大家选择的时候,尽量选择最新一代的IGBT,芯片技术有所改进,IGBT的内核温度将有很大的提升。第三代IGBT能耐150度的极限高温。第四代IGBT能耐175度的极限高温。第五代据说能耐200度的极限高温。补充:是极限高温,不是正常工作的温度。

  各代的IGBT芯片都有自己适合工作的开关频率,不能乱选型,IGBT频率与型号的后缀相关。具体如下:

55.png

这里有一个问题:开关频率更大的IGBT型号是S4,可以使用到30KHz的开关频率。如FF200R12KS4和FF300R12KS4。但是,S4的饱和压降反而是更大3.20V。理论上开关的损耗应该更大。

  Infineon那边给出的解释为:IGBT的“损耗”包括“导通损耗”和“开关损耗”。饱和压降只决定“导通损耗”。而“开关损耗”则由IGBT芯片本身决定。当开关频率很高时:导通的时间相对于很短,所以,导通损耗只能占一小部分。而绝大部分的损耗则是由“开关损耗”决定的。而S4芯片,优化了“开关损耗”,使其减少。达到“损耗”总体减少的目标。这个也是为什么低开关频率的IGBT芯片,为何饱和压降小的原因。低开关频率,“损耗”就主要由“导通损耗”决定了,所以,需要降低饱和压降。


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