Трябва да сте влезли в
-
moreX
-
Компоненти
-
-
Category
-
Полупроводници
- Диоди
- Тиристори
- Електроизолирани модули
- Изправителни мостове
-
Транзистори
- Транзистори | GeneSiC
- Модули SiC MOSFET | Mitsubishi
- Модули SiC MOSFET | STARPOWER
- ABB SiC MOSFET модули
- IGBT модули | MITSUBISHI
- Транзисторни модули | MITSUBISHI
- MOSFET модули | MITSUBISHI
- Транзисторни модули | ABB
- IGBT модули | POWEREX
- IGBT модули | INFINEON (EUPEC)
- Полупроводникови елементи от силициев карбид
- Go to the subcategory
- Драйвeри
- Силови блокове
- Go to the subcategory
-
Електрически преoбразователи
-
Токови преoбразователи LEM
- Токов преобразовател със затворена верига на обратна връзка (C/L)
- Токов преобразовател с отворена верига на обратна връзка (O/L)
- Токов преобразовател захранван с еднополюсно напрежение
- Преобразователи в технология Eta
- Високоточни токови преобразуватели LF xx10 серия
- Преобразуватели на ток от серия LH
- HOYS и HOYL - предназначени за директно монтиране върху проводникова шина
- Настоящи преобразуватели в SMD технологията от сериите GO-SME и GO-SMS
- АВТОМОБИЛНИ токови преобразуватели
- Go to the subcategory
-
Преобразуватели на напрежение | LEM
- Напреженови преобразователи серия LV
- Напреженови преобразователи серия DVL
- Прецизни напреженови преобразователи с двойна магнитна сърцевина серия CV
- Тягов напреженов преобразовател DV 4200/SP4
- Преобразуватели на напрежение от серията DVM
- Преобразувател на напрежение - DVC 1000-P
- Преобразуватели на напрежение - серия DVC 1000
- Go to the subcategory
- Прецизни токови преобразуватели | LEM
- Go to the subcategory
-
Токови преoбразователи LEM
-
Пасивни компоненти (кондензатори, резистори, предпазители, филтри)
- Резистори
-
Предпазители
- Миниатюрни предпазители за електронни системи серия ABC и AGC
- Бързи тръбни предпазители
- Закъснителни вложки с характеристика GL/GG и AM
- Ултрабързи стопяеми вложки
- Бързи предпазители британски и американски стандарт
- Бързи предпазители европейски стандарт
- Тягови предпазители
- Високоволтни предпазителни вложки
- Go to the subcategory
-
Кондензатори
- Кондензатори за двигатели
- Електролитни кондензатори
- Кондензатори тип snubbers
- Кондензатори за мощност
- Кондензатори за DC (постояннотокови вериги)
- Кондензатори за компенсиране на мощност
- Високоволтови кондензатори
- Кондензатори за индукционно нагряване
- Кондензатори за съхранение на импулси и енергия
- DC LINK кондензатори
- Кондензатори за AC/DC вериги
- Go to the subcategory
- Филтри EMI (против смущения)
- Суперкондензатори
-
Защита от пренапрежение
- Защита от пренапрежение за коаксиални приложения
- Защита от пренапрежение за системи за видеонаблюдение
- Защита от пренапрежение за захранващи кабели
- Ограничители за пренапрежение за LED
- Ограничители за пренапрежение за фотоволтаици
- Защита на системата за претегляне
- Защита от пренапрежение за Fieldbus
- Go to the subcategory
- Go to the subcategory
-
Релета и контактори
- Теория- релета и контактори
- Полупроводникови релета АС 3-фазни
- Релета полупроводникови DC
- Регулатори, управляващи системи и аксесоари
- Системи за мек старт и реверсивни контактори
- Електромеханични релета
- Контактори
- Ротационни превключватели
-
Полупроводникови релета АС 1-фазни
- Полупроводникови релета AC еднофазни серия 1 | D2425 | D2450
- Полупроводникови релета AC еднофазни серия CWA I CWD
- Полупроводникови релета AC еднофазни серия CMRA I CMRD
- Полупроводникови релета АС ендофазни серия PS
- Полупроводникови релета AC двойни и четворни серия D24 D, TD24 Q, H12D48 D
- 1-фазни полупроводникови релета серия gn
- Полупроводникови релета АС серия ckr
- Релета AC еднофазни на шина DIN серия ERDA и ERAA
- Еднофазни AC релета за ток 150А
- Двойни полупроводникови релета, интегрирани с радиатор за DIN шина
- Go to the subcategory
- Полупроводникови релета АС 1-фазни, за печатни платки
- Интрфейс релета
- Go to the subcategory
- Индукционни елементи
- Радиатори, Bаристори, Tермични защити
- Вентилатори
- Климатизация, Оборудване за електрически шкафове, Охладители
-
Батерии, зарядни устройства, буферни захранвания и инвертори
- Батерии, зарядни устройства - теоретично описание
- Литиево-йонни батерии. Персонализирани батерии. Система за управление на батерията (BMS)
- Батерии
- Зарядни устройства и аксесоари за батерии
- UPS резервно захранване и буферни захранвания
- Преобразуватели и аксесоари за фотоволтаици
- Енергиен запас
- Горивни клетки
- Литиево-йонни батерии
- Go to the subcategory
-
Автоматика
- Futaba Drone Parts
- Крайни изключватели, Микроизключватели
- Датчици, Преобразователи
- Пирометри
- Броячи, Времеви релета, Панелни измервателни прибори
- Промишленни защитни устройства
- Светлинна и звукова сигнализация
- Термокамера
- Екрани LED
- Управляваща апаратура
-
Регистратори
- Регистратор на температура със запис на лента и цифров показател - AL3000
- Микропроцесорни регистратори с екран LCD серия KR2000
- Регистратор KR5000
- Измервател със функция за регистриране на влажност и температура HN-CH
- Експлоатационни материали за регистратори
- Компактен графичен регистратор 71VR1
- Регистратор KR 3000
- Регистратор РС серия R1M
- Регистратори РС серия R2M
- Регистратор РС - 12 изолирани входа– RZMS
- Регистратор PC, USB, 12 изолирани входа – RZUS
- Go to the subcategory
- Go to the subcategory
-
Проводници, Кабел литцендрат, Кабелни канали, Меки връзки
- Проводници
- Кабел литцендрат
-
Кабели за специални приложения
- Компенсиращи и удължаващи проводници
- Проводници за термодвойки
- Съединителни проводници за РТ датчици
- Многожилни проводници темп. -60C до +1400C
- SILICOUL проводници средно напрежение
- Запалителни проводници
- Нагревателни проводници
- Едножилни проводници темп. -60C до +450C
- Проводници за ЖП приложения
- Нагревателни проводници в Ех изпълнение
- Go to the subcategory
- Кабелни канали
-
Плетени кабели
- Плоски плетени кабели
- Кръгли плетени кабели
- Много гъвкави плетени кабели - плоски
- Много гъвкави плетени кабели - кръгли
- Медни цилиндрични плетени кабели
- Медни цилиндрични плетени кабели и канали/кожуси
- Гъвкави заземяващи ленти
- Плетени проводници от оцинкована и неръждясваща стомана
- Медни изолирани плетени проводници PCV -температура до 85 градуsа по C
- Плоски плетени алуминиеви проводници
- Комплект за подсъединение - плетени проводници и тръбички
- Go to the subcategory
- Оборудване за тяга
- Кабелни накрайници
- Изолирани еластични шини
- Многослойни еластични шини
- Системи за провеждане на кабели (шлауфи)
- Кабелни канали / маркучи
- Go to the subcategory
- View all categories
-
Полупроводници
-
-
- Suppliers
-
Applications
- AC и DC задвижвания (инвертори)
- CNC машинни инструменти
- Energy bank
- HVAC автоматизация
- Двигатели и трансформатори
- Заваръчни машини и заваръчни машини
- Захранващи (UPS) и токоизправителни системи
- Измерване и регулиране на температурата
- Измерване и регулиране на температурата
- Индукционно отопление
- Индустриална автоматизация
- Индустриална автоматизация
- Индустриални защитни устройства
- Компоненти за потенциално експлозивна атмосфера (EX)
- Машини за сушене и обработка на дървесина
- Машини за термоформоване на пластмаси
- Минно дело, металургия и основаване
- Оборудване за разпределителни, контролни и телекомуникационни шкафове
- Печат
- Трамвайна и железопътна тяга
-
Инсталация
-
-
Montaż urządzeń
- Монтаж на шкафове
- Проектиране и монтаж на шкафове
- Монтаж на енергийни системи
- Компоненти
- Машини, създадени по поръчка
- Научноизследователска и развойна дейност
-
Промишленни тестери
- Силови полупроводникови тестери
- Тестери за електрически апарати
- Тестери за варистори и отводители
- Автомобилен тестер за предпазители
- Qrr тестер за измерване на преходен заряд в тиристори и силови диоди
- Роторен тестер на прекъсвачи от серия FD
- Тестер за проверка на устройства за остатъчен ток
- Тестер за калибриране на реле
- Тестер за визуални тестове на бутални пръти на газови пружини
- Тиристорен превключвател с висок ток
- Тестер за разрушаване на мрежи
- Go to the subcategory
- View all categories
-
-
-
Индуктори
-
-
Modernizacja induktorów
- Ремонт на използвани индуктори
- Модернизация на индуктори
-
Производство на нови индуктори
- Втвърдяване на коляновите валове
- Втвърдяване на зъбите на лентовия трион
- Нагряване на елементи преди залепване
- Втвърдяване на пистите на автомобилните лагери на главината на колелата
- Втвърдяване на компонентите на трансмисията на задвижването
- Втвърдяване на стъпаловидни шахти
- Нагряване в контракционни фуги
- Сканиращо втвърдяване
- Меко запояване
- Нагреватели на заготовки
- Go to the subcategory
- Знание
- View all categories
-
-
-
Индукционни устройства
-
-
Urządzenia indukcyjne
-
Генератори за индукционно нагряване
-
Индукционни отоплителни генератори Ambrell
- Генератори: mощност 500 W, честота 150-400 kHz
- Генератори: mощност 1,2 - 2,4 kW, честота 150 - 400 kHz
- Генератори: mощност 4.2 - 10 kW, честота 150 - 400 kHz
- Генератори: mощност 10 - 15 kW, честота 50 - 150 kHz
- Генератори: mощност 30-45 kW, честота 50-150 kHz
- Генератори: mощност 65-135 kW, честота 50-150 kHz
- Генератори: mощност 180-270 kW, честота 50-150 kHz
- Генератори: mощност 20-35-50 kW, честота 15-45 kHz
- Генератори: mощност 75-150 kW, честота 15-45 kHz
- Генератори: mощност 200-500 kW, честота 15-45 kHz
- Генератори: mощност 20-50 kW, честота 5-15 kHz
- Go to the subcategory
- Индукционни отоплителни генератори Denki Kogyo
-
JKZ индукционни отоплителни генератори
- Генератори от серия CX, честота: 50-120kHz, мощност: 5-25kW
- SWS генератори, честота: 15-30kHz, мощност: 25-260kW
- Генератори (пещи) за формоване и коване на серия MFS, честота: 0,5-10kHz, мощност: 80-500kW
- MFS топилни пещи, честота: 0,5-10kHz, мощност: 70-200kW
- Генератори на UHT серия, честота: 200-400kHz, мощност: 10-160kW
- Go to the subcategory
- Генератори на лампи за индукционно отопление
- Индукционни отоплителни генератори Himmelwerk
- Go to the subcategory
-
Индукционни отоплителни генератори Ambrell
- Ремонти и модернизация
- Периферни устройства
-
Aпликации
- Медицински приложения
- Приложения за автомобилната индустрия
- Меко запояване
- Запояване
- Алуминиево запояване
- Припояване на магнитни инструменти от неръждаема стомана
- Прецизно запояване
- Атмосферно запояване
- Запояване на месингови и стоманени капачки за радиатори
- Запояване на синтеровани карбиди
- Запояване на медния накрайник и проводника
- Go to the subcategory
- Знание
- View all categories
-
Генератори за индукционно нагряване
-
-
-
Обслужване
-
-
asd
- Сервиз на промишлени охладители за вода и климатици
- Ремонт и модернизация на машини
- Поправка на устройства за автоматика, енергетика и промишлена автоматика
- Захранвания с високо напрежение за електрофилтри
- Индустриални принтери и етикетиращи машини
- Certyfikaty / uprawnienia
- View all categories
-
-
- Contact
- Zobacz wszystkie kategorie
New 800A/1200V Full SiC Module
New 800A/1200V Full SiC Module
By using SiC-based semiconductors the performance of power electronic systems can be drastically improved.
By Eckhard Thal, Koichi Masuda and Eugen Wiesner, Mitsubishi Electric Europe B.V., Ratingen, Germany
The evolution of SiC technology in power modules and its principle loss reduction potential are shown in Figure 1. Mitsubishi has developed two new full SiC module types with 800A and 1200A rated currents and 1200V rated voltage [1]; [2]. This article is describing the 800A module.
Figure 1: Evolution of SiC technology in power modules
Package outline and circuit diagram
The appearance of new 800A/1200V full SiC module (type name: FMF800DX-24A) and its internal circuit diagram are shown in Figure 2. The module contains 2 x 400A half bridge configurations. By externally paralleling the main P-, N- and AC-terminals an 800A/1200V 2in1 configuration is formed. By this paralleling approach the internal package inductance LS has been decreased to less than 10nH, which is important for limiting the overvoltage spikes at chip level due to high di/dt at switching of SiC-MOSFET.
Figure 2: FMF800DX-24A package outline and internal circuit
The baseplate dimension of FMF800DX-24A is 62mm x 121mm. Thus the module size of new 800A/1200V full SiC module is about 1/2 compared with conventional Si-based IGBT modules having the same current rating, see Figure 3.
Figure 3: Footprint comparison
For monitoring the baseplate temperature TC a NTC-sensor located close to the MOSFET/FWDi chips is incorporated into the module. For short circuit and overcurrent protection MOSFET-chips with on-chip current sensing are used in one of the half bridge configurations (see Figure 2).
Main module parameters
The main parameters of 800A full SiC module are shown in Table 1.
The values of VDS, RDS(on) and VSD are given on chip level.
Symbol | Parameter | FMF800DX-24A |
---|---|---|
VDSX | Drain-source voltage (at VGS=-15V) | 1200V (max) |
ID | Drain current | 800A |
ID(max) | Max. drain current (pulse) | 1600A |
TJ(max) | Max. junction temperature | 150°C |
VDS(on) | Drain-source On-voltage @ ID; TJ=150°C | 2,4V (typ) |
RDS(on) | Drain-source On-resistance @ ID; TJ=150°C | 3,0mΩ (typ) |
VSD | Source-drain voltage @ -ID; TJ=150°C | 2,2V (typ) |
VGS(+) | Gate-source On-voltage | 13,5V…16,5V |
VGS(-) | Gate-source Off-voltage | -9V…-16,5V |
Rth(j-c)Q | MOSFET thermal resistance | 42 K/kW |
Rth(j-c)D | FWDi thermal resistance | 61 K/kW |
Table 1: Main FMF800DX-24A parameters
Switching characteristics
Typical turn-on and turn-off switching waveforms at VCC=800V; TJ=150°C; RG(on)=RG(off)=5Ω are shown in Figure 4 and 5 for different drain currents ID=140A…1400A.
Figure 4: Turn-on waveforms / Figure 5: Turn-off waveforms
For limiting the turn-off overvoltage spike a cross-snubber capacitor of CS=6μF was connected between P- an N-terminals. The dependency of switching speed di/dt on drain current ID is shown in Figure 6 and 7 for different junction temperatures TJ=25°C; 75°C; 125°C; 150°C and different DC-link voltages VCC=600V; 800V.
Figure 6: Turn-on di/dt versus ID / Figure 7: Turn-off di/dt versus ID
Two comments can be derived from Figure 6 and 7:
- The current slopes at turn–on and turn-off don’t show a strong dependency on chip temperature TJ and DC-link voltage VCC. This behavior differs from today’s IGBT-modules.
- The maximum di/dt at turning-off ID=1400A was about 13A/ns, which is quite similar to the switching speed known from today’s high current 1200V IGBT-modules.
Loss comparison with Si-based IGBT modules
The typical forward characteristics of new 800A full SiC module and existing 800A Si-based IGBT module are compared in Figure 8.
Figure 8: Forward characteristics
The comparison of switching energies in Figure 9 is indicating a key benefit of SiC technology: the switching losses can be drastically reduced compared with Si-based IGBT modules.
Figure 9: Switching energy comparison
This benefit can be seen in the power loss simulation results per Transistor/ FWDi-pair in inverter operation for two different PWM frequencies 15kHz and 30kHz and the corresponding temperature rise ΔT(j-c) in Figure 10 and Figure 11.
The total power loss can be drastically reduced (by 71% for 15kHz and 76% for 30kHz ) when full SiC-module is used. This loss reduction is mainly due to reduced switching loss. Conclusion: full SiC modules are very well suited for applications requiring high switching frequencies, where conventional Si-IGBT modules are reaching their thermal limit.
Figure 10: Loss and ΔT(j-c) simulation at fc=15kHz; VCC=600V; IO=400A(peak); PF=0,8; M=1,0
Figure 11: Loss and ΔT(j-c) simulation at fc=30kHz; VCC=600V; IO=400A(peak); PF=0,8; M=1,0
Gate Driver with SC-protection
The new 800A/1200V full SiC-Module can withstand a short circuit current for a limited time of tSC(max)=2,5μs. This limit is given in the SCSOA specification.
For conventional Si-IGBT modules typically a short circuit capability of tSC(max)=10μs is specified. In such conventional IGBT drivers a blanking time between desat-detection and SC-turn-off of typically to=1 3μs is installed, which is sufficient to ensure both: no false SC protection tripping and safe SC-turn-off.
Considering the relatively short tSC(max)=2,5μs specified for the new 800A/1200V full SiC-module another SC-protection method is proposed, known as RTC (Real Time Current Control). For this purpose one p-side and one n-side SiC MOSFET chip are equipped with a current sense electrode (refer to Figure 2). The equivalent circuit and the external view of this SiC MOSFET chip are shown in Figure 12.
Figure 12: SiC MOSFET chip with current sense terminal
The functional block diagram of a dedicated gate driver for FMF800DX-24A using the proposed RTC protection is given in Figure 13. The measured short circuit waveforms during RTC operation are shown in Figure 14.
Figure 13: Principle of SC-protection by RTC
Figure 14: SC-waveforms during RTC-operation
During SC-turn-off operation by RTC four modes can be distinguished. In mode ① the main current ID is increasing until the voltage Vs across the shunt resistance is reaching a defined trip level. After reaching this trip level the mode ② starts: the transistor T is turned on and the Gate-Source voltage is reduced from +15V to about +7V resulting in a decreased SC-saturation current. Due to this SC-current reduction the allowable short circuit time is increased again to the well-known from IGBT drivers tsc(max)=10μs. Means from now on the conventional IGBT gate driver timing can be applied. During phase ③ the gate driver transistor Tron is switched off and VGS becomes Zero thus causing a soft turn-off of the short circuit current. In the final phase ④ the driver transistor Troff is turned on thus applying a negative VGS to the SiC MOSFET in off-state.
Summary and outlook
This paper is describing a new 800A/1200V full SiC dual module. Its type name is FMF800DX-24A. Compared with conventional Si-based IGBT modules the following unique points are confirmed:
- Module size reduced by 50%
- Switching loss (Esw=Eon + Eoff + Err) reduced by 75%
- Reliable SC-protection by RTC
Based on these features the new 800A/1200V full SiC module provides an interesting alternative to conventional IGBT modules in power electronic systems up to several 100kW, especially if one of the following system characteristics is of specific importance:
- Compact equipment size/high power density
- High efficiency
- High switching frequency (beyond the today’s limit reachable with IGBT modules)
References
[1]Press release No.2687 “Mitsubishi Electric to begin shipment of Silicon Carbide Power Modules Samples”, Tokyo, July 9, 2012
[2] Press release No.2733 “Mitsubishi Electric develops Large capacity SiC Power Module Technologies” Tokyo, February 14, 2013
Leave a comment