Jūs turite būti prisijungę
-
sugrįžtiX
-
Komponentai
-
-
Category
-
Puslaidininkiai
- Diodai
- Tiristoriai
-
Elektroizoliuoti moduliai
- Elektrai izoliuoti moduliai | VISHAY (IR)
- Elektrai izoliuoti moduliai | INFINEON (EUPEC)
- Elektrai izoliuoti moduliai | Semikronas
- Elektrai izoliuoti moduliai | POWEREX
- Elektrai izoliuoti moduliai | IXYS
- Elektrai izoliuoti moduliai | POSEICO
- Elektrai izoliuoti moduliai | ABB
- Elektrai izoliuoti moduliai | TECHSEM
- Eikite į subkategoriją
- Lygintuviniai tilteliai
-
Tranzistoriai
- Tranzistoriai | GeneSiC
- SiC MOSFET moduliai | Mitsubishi
- SiC MOSFET moduliai | STARPOWER
- „ABB SiC MOSFET“ moduliai
- IGBT moduliai | MITSUBISHI
- Tranzistorių moduliai | MITSUBISHI
- MOSFET moduliai | MITSUBISHI
- Tranzistorių moduliai | ABB
- IGBT moduliai POWEREX
- IGBT moduliai INFINEON (EUPEC)
- Silicio karbido puslaidininkiniai elementai
- Eikite į subkategoriją
- Valdikliai
- Galios blokai
- Eikite į subkategoriją
-
Elektrinių dydžių keitikliai
-
Dabartiniai keitikliai | LEM
- Srovės keitiklis su uždara atbulinio ryšio kilpa (C/L)
- Srovės keitiklis su atvira atbulinio ryšio kilpa (O/L)
- Vienpolės maitinimo įtampos srovės keitiklis
- Eta technologijos keitikliai
- Didelio tikslumo srovės keitikliai LF xx10 serija
- LH serijos srovės keitikliai
- HOYS ir HOYL - skirti montuoti tiesiai ant laidininko bėgio
- Dabartiniai „GO-SME“ ir „GO-SMS“ serijos SMD technologijos keitikliai
- AUTOMOBILIŲ srovės keitikliai
- Eikite į subkategoriją
-
Įtampos keitikliai | LEM
- LV serijos įtampos keitikliai
- DVL serijos įtampos keitikliai
- CV serijos tikslūs įtampos keitikliai su dviguba magnetine šerdimi CV serijos
- Įtampos keitiklis geležinkeliams DV 4200/SP4
- DVM serijos įtampos keitikliai
- Įtampos keitiklis - DVC 1000-P
- Įtampos keitikliai - DVC 1000 serija
- Eikite į subkategoriją
- Tikslieji srovės keitikliai | LEM
- Eikite į subkategoriją
-
Dabartiniai keitikliai | LEM
-
Pasyvūs komponentai (kondensatoriai, rezistoriai, saugikliai, filtrai)
- Rezistoriai
-
Saugikliai
- ABC ir AGC serijos miniatiūriniai saugikliai elektronikai
- Greitaeigiai cilindriniai saugikliai
- Uždelsimo elementai su GL/GG ir AM charakteristikomis
- Ultragreiti intarpai - saugikliai
- Didžiosios Britanijos ir JAV standartų greitaeigiai saugikliai
- Europos standarto greitaeigiai saugikliai
- Saugikliai geležinkeliui
- Aukštos įtampos saugikliai
- Eikite į subkategoriją
-
Kondensatoriai
- Kondensatoriai varikliams
- Elektrolitiniai kondensatoriai
- Snubbers tipo kondensatoriai
- Galios kondensatoriai
- Kondensatoriai DC grandinėms
- Kondensatoriai galios kompensavimui
- Aukštos įtampos kondensatoriai
- Kondensatoriai indukciniam kaitinimui
- Impulsiniai ir energijos kaupimo kondensatoriai
- DC LINK kondensatoriai
- AC / DC grandinių kondensatoriai
- Eikite į subkategoriją
- Slopinimo tinklo filtrai
- Superkondensatoriai
- Apsauga nuo viršįtampių
- Eikite į subkategoriją
-
Relės ir kontaktoriai
- Relių ir kontaktorių teorija
- Trijų fazių puslaidininkinės AC relės
- Puslaidininkinės DC relės
- Reguliatoriai, valdikliai ir jų priedai
- Soft starteriai (minkšto paleidimo įrenginiai) bei reversiniai kontaktoriai
- Elektromechaninės relės
- Kontaktoriai
- Rotaciniai jungikliai
-
Vienos fazės puslaidininkinės AC relės
- AC vienfazės puslaidininkinės relės 1 | D2425 | D2450 serijų
- AC vienfazės puslaidininkinės relės CWA ir CWD serijų
- AC vienfazės puslaidininkinės relės CMRA ir CMRD serijų
- AC vienfazės puslaidininkinės relės PS serijos
- AC puslaidininkinės dvigubos ir keturgubos relės D24 D, TD24 Q, H12D48 D serijų
- Vienfazės puslaidininkinės relės gn serijos
- AC vienfazės puslaidininkinės relės CKR serijos
- AC vienfazės relės DIN bėgiams ERDA ir ERAA serijų
- Vienfazės kintamosios srovės relės, skirtos 150A srovei
- Dvigubos kietojo kūno relės, integruotos su radiatoriumi DIN bėgiui
- Eikite į subkategoriją
- Vienos fazės puslaidininkinės AC relės spausdinimo plokštėms
- Interfejsų relės
- Eikite į subkategoriją
- Indukciniai elementai
- Radiatoriai, varistoriai, termo apsauga
- Ventiliatoriai
- Kondicioneriai, elektros spintų aksesuarai, aušintuvai
-
Baterijos, įkrovikliai, buferiniai maitinimo šaltiniai ir keitikliai
- Baterijos, įkrovikliai - teorinis aprašymas
- Ličio jonų baterijos. Individualios baterijos. Baterijų valdymo sistema (BMS)
-
Akumuliatoriai
- Panasonic įmonės akumuliatoriai
- SSB įmonės akumuliatoriai
- Sonnenschein Dryfit įmonės akumuliatoriai
- MK Battery įmonės geliniai akumuliatoriai
- FIAMM įmonės akumuliatoriai
- Victron Energy akumuliatoriai
- „Victron Energy LiFePO4“ akumuliatoriai
- „Dyno“ baterijos
- APC UPS RBC akumuliatorių paketai
- Eikite į subkategoriją
- Akumuliatorių įkrovikliai ir priedai
- UPS atsarginis maitinimo šaltinis ir buferiniai maitinimo šaltiniai
- Fotoelektros keitikliai ir priedai
- Energijos kaupimas
- Kuro elementai
- Ląstelės litio-joninės
- Eikite į subkategoriją
-
Automatikos komponentai
- Futaba Drone Parts
- Galiniai jungikliai, mikrojungikliai
- Jutikliai, keitikliai
- Pirometrai
- Skaitikliai, laiko relės, paneliniai matuokliai
- Pramoniniai apsaugos įrenginiai
- Šviesos ir garso signalizacija
- Terminio vaizdo kamera
- LED švieslentės
- Valdymo aparatūra - mygtukai ir jungikliai
-
Registravimo prietaisai
- AL3000 - įrašantis į juostą temperatūros registratorius su skaitmeniniu ekranu
- Mikroprocesoriniai registratoriai su LCD ekranu KR2000 serijos
- Registratorius KR5000
- Matuoklis su drėgmės ir temperatūros įrašymo funkcija HN-CH
- Registratorių reikmenys
- Grafinis kompaktinis registratorius 71VR1
- Registratorius KR 3000
- PC registratoriai R1M serijos
- PC registratoriai R2M serijos
- PC registratorius, 12 izoliuotų įėjimų – RZMS
- PC registratorius, USB, 12 izoliuotų įėjimų – RZUS
- Eikite į subkategoriją
- Eikite į subkategoriją
-
Laidai, pynės, laidų apsauginės žarnos, lankstūs sujungimai
- Laidai
- Daugiagisliai laidai
-
Kabeliai ekstremalioms sąlygoms
- Kompensaciniai ir prailginimo kabeliai
- Laidai termoporoms
- PT jutikliams prijungimo laidai
- Daugiagysliai laidai temp. -60C iki +1400C
- Vidutinės įtampos kabeliai
- Uždegimo laidai
- Šildymo laidai
- Viengysliai laidai temp. -60C iki +450C
- Geležinkelio kabeliai
- Šildymo kabeliai Ex zonoms
- Eikite į subkategoriją
- Apsaugos vamzdeliai
-
Pintinės
- Plokščios pintinės
- Apvalios pintinės
- Plokščios labai elastingos pintinės
- Apvalios labai elastingos pintinės
- Cilindro formos vario pintinės
- Vario cilindrinės pintinės su apsauga
- Elastingos įžeminimo juostos
- Cinkuoto ir nerūdijančio plieno cilindrinės pintinės
- PCV izoliuotos vario pintinės - temperatūra iki 85 C
- Plokščios aliuminio pintinės
- Sujungimo komplektas - pintinės ir vamzdeliai
- Eikite į subkategoriją
- Aksesuarai geležinkeliams
- Kabelių antgaliai
- Lanksčios izoliuotos šynos
- Daugiasluoksnės lanksčios šynos
- Laidų pravedimo sistemos (PESZLE)
- Gofruotos apsauginės žarnos
- Eikite į subkategoriją
- Žiūrėti visas kategorijas
-
Puslaidininkiai
-
-
- Tiekėjai
-
Pritaikymų sąrašas
- CNC staklės
- Energetika
- Energy bank
- Indukcinis kaitinimas
- Įranga ir komponentai sprogimo pavojaus zonoms (Ex)
- Kasyklos, metalurgijos ir liejimo pramonė
- Laboratoriniai ir moksliniai matavimai
- Maitinimo šaltiniai (UPS) ir lygintuvinės sistemos
- Medienos džiovinimo ir apdirbimo mašinos
- Nuolatinės ir kintamos srovės pavaros (keitikliai)
- Paskirstymo, valdymo ir telekomunikacijos spintų įranga
- Plastmasių liejimo mašinos
- Poligrafija
- Pramoninė apsaugos įranga
- Pramoninė automatika
- Suvirinimo aparatai
- ŠVOK automatika
- Temperatūros matavimas ir nustatymas
- Tramvajų ir traukinių pavaros
- Varikliai ir transformatoriai
-
Montavimas
-
-
Montaż urządzeń
- Spintelių montavimas
- Spintelių projektavimas ir surinkimas
- Elektros sistemų montavimas
- Komponentai
- Mašinos, pagamintos pagal užsakymą
- MTEP mokslinių tyrimų ir plėtros darbas
-
Pramoniniai testeriai
- Galios puslaidininkių testeriai
- Elektros aparatų testeriai
- Varistorių ir viršįtampių ribotuvų testeriai
- Testeriai automobilių saugikliams išbandyti
- Qrr testeris galios tiristorių ir diodų pereinamojo kruvio matavimui
- FD serijos jungiklių rotoriaus testeris
- Srovės jungiklių audito testeriai
- Testeris relėms kalibruoti
- Testeris dujinių spyruoklių strypų vizualiam tyrimui atlikti
- Didelės srovės tiristoriaus jungiklis
- Tinklelio trūkimo testeris
- Eikite į subkategoriją
- Žiūrėti visas kategorijas
-
-
-
Induktoriai
-
-
Modernizacja induktorów
- Naudotų induktorių remontas
- Induktyvumo modernizavimas
-
Naujų induktorių gamyba
- Alkūninių velenų grūdinimas
- Juostinių pjūklų dantų grūdinimas
- Elementų pašildymas prieš klijuojant
- Automobilių ratų stebulės guolių bėgių kelio kietėjimas
- Pavaros pavaros komponentų grūdinimas
- Pakopinių velenų grūdinimas
- Šildymas susitraukiančiose jungtyse
- Nuskaitymo grūdinimas
- Minkštas litavimas
- Plastikiniai šildytuvai
- Eikite į subkategoriją
- Žinių bazė
- Žiūrėti visas kategorijas
-
-
-
Indukciniai įtaisai
-
-
Urządzenia indukcyjne
-
Indukcinio kaitinimo generatoriai
-
Ambrell indukciniai šildymo generatoriai
- Generatoriai: galia 500 W, dažnis 150–400 kHz
- Generatoriai: galia 1,2 - 2,4 kW, dažnis 150 - 400 kHz
- Generatoriai: galia 4,2 - 10 kW, dažnis 150 - 400 kHz
- Generatoriai: galia 10 - 15 kW, dažnis 50 - 150 kHz
- Generatoriai: galia 30-45 kW, dažnis 50-150 kHz
- Generatoriai: galia 65-135 kW, dažnis 50-150 kHz
- Generatoriai: galia 180–270 kW, dažnis 50–150 kHz
- Generatoriai: galia 20-35-50 kW, dažnis 15-45 kHz
- Generatoriai: galia 75–150 kW, dažnis 15–45 kHz
- Generatoriai: galia 200-500 kW, dažnis 15-45 kHz
- Generatoriai: galia 20-50 kW, dažnis 5-15 kHz
- Eikite į subkategoriją
- Denki Kogyo indukciniai šildymo generatoriai
-
JKZ indukcinio šildymo generatoriai
- CX serijos generatoriai, dažnis: 50-120kHz, galia: 5-25kW
- SWS serijos generatoriai, dažnis: 15-30kHz, galia: 25-260kW
- Generatoriai (krosnys) MFS serijoms formuoti ir kalti, dažnis: 0,5–a10 kHz, galia: 80–500 kW
- MFS lydymo krosnys, dažnis: 0,5-10kHz, galia: 70-200kW
- UHT serijos generatoriai, dažnis: 200-400kHz, galia: 10-160kW
- Eikite į subkategoriją
- Lempos generatoriai indukciniam šildymui
- Himmelwerk - indukciniai šildymo generatoriai
- Eikite į subkategoriją
-
Ambrell indukciniai šildymo generatoriai
- Remontas ir modernizavimas
- Išoriniai įrenginiai
-
Panaudojimo pavyzdžiai
- Medicinos programos
- Paraiškos automobilių pramonei
- Minkštas litavimas
- Litavimas
- Aliuminio litavimas
- Magnetinių nerūdijančio plieno įrankių litavimas
- Kontaktų hermetizavimas stikle
- Litavimas apsauginėje atmosferoje
- Žalvarinių ir plieninių radiatorių dangtelių litavimas
- Lituoti sukepinti karbidai
- Varinio antgalio ir vielos litavimas
- Eikite į subkategoriją
- Žinių bazė
- Žiūrėti visas kategorijas
-
Indukcinio kaitinimo generatoriai
-
-
-
Aptarnavimas
-
-
asd
- Pramoninių vandens aušintuvų ir oro kondicionierių aptarnavimas
- Mašinų remontas ir modernizavimas
- Pramoninės elektronikos įrenginių remontas
- Aukštos įtampos maitinimo blokai elektrofiltrams
- Pramoniniai spausdintuvai ir etikiečių spausdintuvai
- Certyfikaty / uprawnienia
- Žiūrėti visas kategorijas
-
-
- Kontaktai
- Zobacz wszystkie kategorie
7th Generation 1700 V IGBT Modules: Loss Reduction and Excellent System Performance
7th Generation 1700 V IGBT Modules: Loss Reduction and Excellent System Performance
For power electronic systems like industrial drives and converters for renewable energy applications, the major system requirements are: high reliability, high efficiency, high power density and competitive costs. In order to meet these requirements, power loss reduction is a key factor. Power loss reduction enables designs with higher power densities and lower IGBT junction temperatures. As a result, higher reliability can be achieved and the cooling system can be accordingly optimized. Therefore, Mitsubishi Electric has developed the new 1.7 kV 7th generation IGBT modules with improved performance.
By Masaomi Miyazawa, Thomas Radke and Narender Lakshmanan, Mitsubishi Electric Europe B.V.
1. Introduction
Power module performance affects the overall efficiency of the power electronic system. Accordingly, power modules have to be carefully chosen for a given application depending on various electrical and thermal performance parameters. Mitsubishi Electric had launched the latest 7th generation industrial IGBT modules in the 650 V and 1200 V classes [1]. These modules have already been well accepted by the market due to the advantages with regards to the key system requirements: high power density, high efficiency and high reliability. Subsequently, the 1700 V IGBT modules were developed to support applications with system voltages of 690 Vac.
For renewable applications, the AC-grid filter size can be reduced by increasing the IGBT switching frequency. In case of motor drives, higher switching frequencies are considered beneficial especially for operation at high output frequencies. Unfortunately, the switching loss behavior of the existing 1700 V modules available at the market has not encouraged the designers to explore the possibility of increasing the switching frequency for availing system level benefits. In order to enable operation at reasonable switching frequencies (above 1000 Hz) with the 1.7 kV IGBT modules, the 7th generation IGBT chips and the RFC (Relaxed Field of Cathode) diode chips [2] were developed and optimized for achieving a significant reduction in power loss.
An optimized line-up from 100 A to 600 A current rating has been developed. Further module developments with higher rated currents (up to 1200A) are ongoing.
2. 7th generation chip performance
In order to offer the best electrical characteristics, the latest 7th generation CSTBT™ chip [4] and RFC diode have been used in the 1.7 kV IGBT modules. These chips possess an optimized structure and are thinner than previous generation devices. Additionally, the devices have been designed by selecting an appropriate trade-off between the DC performance and the switching performance.
2.1 IGBT chip
The IGBT power loss and the EMI profile has been optimized by designing an optimized MOS structure, advanced termination, and a reduction of the wafer thickness. Figure 1 shows the comparison of the trade-off between VCEsat and Eoff of the 7th generation IGBT with a standard IGBT chip available in the market today. The Eoff of the 7th generation IGBT is approximately 30 percent lower in spite of the same on-sate voltage drop.
Figure 1: Comparison of the trade-off between VCEsat and Eoff Conditions: VCC=1000 V, IC=600 A, Tj=125 °C, RG min.
2.2 Diode chip
The 7th generation 1.7kV IGBT module is equipped with the RFC diode in order to reduce power loss without generating unnecessary oscillations during switching. The RFC diode has a unique structure in which the P layer is partially added on the cathode side and holes are injected during the recovery period to soften the recovery waveform. Using the RFC structure, it was possible to develop a diode with a reduced wafer thickness and one which does not exhibit snappy behavior. Thus, it was possible to improve the diode trade-off (DC performance versus switching loss). Figure 2 shows the comparison of the trade-off between VF and Err. A significant reduction (about 50%) of recovery losses has been achieved. Additionally, the lower recovery charge Qrr results in a reduction of IGBT turn-on switching losses.
Figure 2: Comparison of the trade-off between VF and Err Conditions: VCC=1000 V, IC=600 A, Tj=125 °C, RG min.
3. Power loss comparison
A loss simulation for several application conditions has been performed by using the free simulation software Melcosim [5]. Figure 3 shows the overall power loss comparison of 600A/1700V IGBT module CM600DX(P)-34T [6] with the IGBT module from Manufacturer A. As evident from Fig. 3, the power loss of the 7th generation IGBT module is approximately 30 percent lower under typical application conditions (considering a switching frequency of 2 kHz). It is clear that a major contributor to the loss improvement is the reduction of diode switching losses and the IGBT switching losses. For a heatsink with Rth(s-a)=90 K/kW, the resulting IGBT-chip temperature Tj is 22 K lower at the given application conditions. However, if the junction temperature Tj is to be maintained the same, the output current can be increased by approximately 30%. Figure 4 shows the comparison of power loss in the 600A/1700V IGBT module as function of switching frequency. As evident from Fig. 4, the improvement rate is getting higher at a higher frequency. For example the power loss of the IGBT module from Manufacturer A at 2 kHz is almost the same as the overall power loss considering the 7th generation technology’s performance at 4 kHz switching frequency. As a result, by maintaining the same efficiency, the switching frequency could be doubled from 2 kHz to 4 kHz. This increase in the switching frequency enables a remarkable size and cost reduction of passive components like filter chokes.
Figure 3: The Power loss comparison of the 600A/1700V IGBT module at 2 kHz Conditions: VCC=1000 V, IO=270 A peak, fc=2 kHz, cos(φ)=0.8, M=1, Ta=40 °C, Rth(s-a)=90 K/kW, RG min.
Figure 4: The power loss comparison considering the 600A/1700V IGBT module for several switching frequencies Conditions: VCC=1000 V, IO=270 Apeak, cos(φ)=0.8, M=1, Tj=125 °C, RG min.
4. Expanded line-up
In order to meet various applications requirements, Mitsubishi Electric has developed a comprehensive modules line-up in 1.7 kV class. Table 1 shows the line-up which includes 12 module types in the NX-package ranging from 100 A to 600 A and 6 module types in the standard package ranging from 75 A to 400 A. In the NX-type package, both solder-pin and press-fit-pin options have been developed for each current rating. They have different terminals. The press-fit-pin package can be assembled by solderless press process to the PCB board. Furthermore, in the NX-type module, the SLC (Solid Cover) technology delivers an improved thermal cycle capability by combining a resininsulated metal baseplate and direct potting resin [3]. The advanced SLC technology enables the elimination of the internal bond wires between multiple ceramic substrates which resulting in lower parasitic inductance and higher reliability. In the standard-type module (refer to Table 1), the TMS (Thick Metal Substrate) technology eliminates the solder layer under the substrate and increases the thermal cycle capability [1]. The parasitic inductance has been reduced by improving the internal layout. In addition, the main terminal pitch for the 62× 108 mm package is 28 mm, which is compatible to the existing package in Europe. The 7th generation IGBT modules are available with the pre-applied PC-TIM (Phase Change Thermal Interface Material) optionally. It contributes to the simplification of the assembly process and improves the thermal contact between module base and heatsink.
Table 1: Expanded line-up in 1.7 kV class. In the NX-type package, there are two pin types (solder and press-fit) in the each current rating.
To support applications requiring higher power ratings, a new industrial IGBT module with a half bridge configuration is under development. This new power module package which is shown in Figure 5 has a dimension of 100x144x40 mm³. IGBT modules based on the 7th generation chip technology, with a current ratings up to 1200 A in the 1700 V category are under consideration. In case an application requires higher current (more than 1200A) this module is an ideal solution since it is optimized for parallel operation thereby providing a scalable and an efficient solution for high power applications.
Figure 5: New industrial IGBT module
5. Summary
In the analysis presented here, the IGBT chip performance exhibits approximately 30% improved trade-off between the VCEsat and Eoff. The diode chip performance exhibits 50% lower Err. By utilizing these devices, the overall power loss is approximately 30% lower and Tj is 22 K lower than the performance of the IGBT module from Manufacturer A at 2 kHz and even more significant in case of higher switching frequencies. This enables either 30% higher output power or doubling the switching frequency (cost saving of passive components).
It is evident that Mitsubishi Electric offers several different types of power semiconductor modules (18 types of module designs) utilizing latest technologies in order to deliver the best system performance and the highest system reliability in the 1700 V category.
References:
[1] M. Miyazawa et al., “7th Generation IGBT Module for Industrial Applications“, PCIM Europe 2014, Nuremberg, Germany, pp. 34-38.
[2] K. Nakamura et al., “Evaluation of Oscillatory Phenomena in Reverse Operation for High Voltage Diodes”, ISPSD 2009, Barcelona, Spain, pp. 156-159.
[3] T. Radke et al., “Enhanced Power Density and Expanded Line-up of the 7th Gen. Industrial IGBT Modules Utilizing the Improved Thermal Conductivity of the Highly Reliable SLC-Technology”, Bodo’s Power Systems, June 2016, pp. 16-22.
[4] H. Takahashi et al., ”Carrier Stored Trench-Gate Bipolar Transistor (CSTBT) – A Novel Power Device for High Voltage Application”, ISPSD 1996, Maui, USA, pp. 349-352.
[5] Melcosim Simulation software “www.mitsubishielectric.com/semiconductors/simulator/index.html”
[6] DatasheetCM600DX(P)-34T www.mitsubishielectric.com/semiconductors/php/oPartProfile.php?FILENAME=cm600dx-34t_e.pdf&FOLDER=/product/powermodule/igbt/t_series
Leave a comment