Морате бити пријављени да
-
moreX
-
Компоненте
-
-
Category
-
Полупроводници
- диоде
- Тиристори
-
Електро изоловани модули
- Електро изоловани модули | ВИСХАИ (ИР)
- Електро изоловани модули | ИНФИНЕОН (ЕУПЕЦ)
- Електро изоловани модули | Семикрон
- Електро изоловани модули | ПОВЕРЕКС
- Електро изоловани модули | ИКСИС
- Електро изоловани модули | ПОСЕИЦО
- Електро изоловани модули | АББ
- Електро изоловани модули | ТЕЦХСЕМ
- Go to the subcategory
- Мостовни исправљачи
-
Транзистори
- Транзистори | GeneSiC
- SiC MOSFET модули | Mitsubishi
- SiC MOSFET модули | STARPOWER
- АББ СиЦ МОСФЕТ модули
- IGBT модули | MITSUBISHI
- Транзисторски модули | MITSUBISHI
- MOSFET модули | MITSUBISHI
- Транзисторски модули | ABB
- ИГБТ модули | POWEREX
- ИГБТ модули | ИНФИНЕОН (ЕУПЕЦ)
- Silicijum-karbidni poluprovodnički elementi
- Go to the subcategory
- Гате Дриверс
- Блокови напајања
- Go to the subcategory
-
Električni pretvarači
-
Тренутни претварачи | ЛЕМ
- Претварач струје са затвореном повратном кругом (Ц / Л)
- Претварач струје са отвореном повратном кругом (О / Л)
- Претварач струје напајан униполарним напоном
- Претварачи у Ета технологији
- Претварачи струје високе тачности серије ЛФ кк10
- Претварачи струје ЛХ серије
- ХОИС и ХОИЛ - намењени за уградњу директно на проводничку шину
- Тренутни претварачи у СМД технологији из серија ГО-СМЕ и ГО-СМС
- АУТОМОТИВНИ претварачи струје
- Go to the subcategory
- Pretvarači napona
- Прецизни претварачи струје | LEM
- Go to the subcategory
-
Тренутни претварачи | ЛЕМ
-
Пасивне компоненте (кондензатори, отпорници, осигурачи, филтери)
- Otpornici
-
Osigurači
- Minijaturni osigurači za elektronske sisteme serije ABC i AGC
- Cilindrični brzi osigurači
- Osigurači sa odloženim delovanjem GL/GG i AM karakteristika
- Ultra-brzi osigurači
- Brzi osigurači sa britanskim i američkim standardom
- Brzi osigurači sa evropskim standardom
- Vučni osigurači
- Visokonaponski osigurači
- Go to the subcategory
-
Kondenzatori
- Motorni kondenzatori
- Elektrolitski kondenzatori
- Kondenzatori - snubberi
- Energetski kondenzatori
- Kondenzatori za DC kola
- kondenzatori za kompenzaciju snage
- Visokonaponski kondenzatori
- Kondenzatori za indukciono grejanje
- Impulsni kondenzatori
- ДЦ ЛИНК кондензатори
- Кондензатори за АЦ/ДЦ кола
- Go to the subcategory
- EMI filtri
- Superkondenzatori
- Заштита од пренапона
- Go to the subcategory
-
Releji i kontaktori
- Теорија релеја и склопника
- Trofazni poluprovodnički releji
- Трофазни полупроводнички релеји наизменичне струје
- Регулатори, команде и додаци
- Sistemi za meki sart i reverziblni kontaktori
- Elektromehanički releji
- Kontaktori
- Rotacioni prekidači
-
Једнофазни полупроводнички релеји наизменичне струје
- Једнофазни релеји наизменичне струје, 1 серија | Д2425 | Д2450
- Jednofazni poluvodički izmjenični releji CWA i CWD serije
- Jednofazni poluvodički izmjenični releji CMRA i CMRD serije
- Jednofazni poluvodički izmjenični releji - serija PS
- Двоструки и четвороструки полупроводнички релеји наизменичне струје, серије Д24 Д, ТД24 К, Х12Д48 Д.
- Jednofazni poluvodički releji - gn serije
- Jednofazni kružni releji Ckr serije
- Jednofazni AC poluvodički releji za DIN sabirnice - ERDA I ERAA serija
- 150A AC jednofazni releji
- Čvrsti releji s ugrađenim hladnjakom na šini - ENDA, ERDA1 / ERAA1 series
- Go to the subcategory
- Monofazni poluprovodnički releji za štampane ploče
- Интерфејс релеји
- Go to the subcategory
- Indukcione komponenete
- Radijatori, Varistori, Termička zaštita
- Ventilatori
- Klimatizacija, Pribor za industrijska kućišta, Kuleri
-
Батерије, пуњачи, бафер напајања и претварачи
- Батерије, пуњачи - теоријски опис
- Litijum-jonske baterije. Nestandardne baterije. Sistem za upravljanje baterijom (BMS)
- Baterije
- Punjači i dodaci za baterije
- UPS i puferski izvori napajanja
- Pretvarači i dodaci- fotonaponski
- Складиште енергије
- Гориве ћелије
- Литијум-јонске батерије
- Go to the subcategory
-
Automatika
- Futaba Drone Parts
- Крајњи прекидачи, микро прекидачи
- Сензори, претварачи
- Пирометрија
- Бројачи, тајмери, панел мерачи
- Индустријски заштитни уређаји
- Светлосна и звучна сигнализација
- Термовизијска камера
- ЛЕД дисплеји
- Тастери и прекидачи
-
Снимачи
- Снимач АЛ3000
- КР2000 снимач
- Снимач КР5000
- ХН-ЦХ мерач са функцијом регистрације влажности и температуре
- Потрошни материјал за снимаче
- 71ВР1 снимач
- Снимач КР 3000
- ПЦ снимачи серије Р1М
- ПЦ снимачи серије Р2М
- ПЦ снимач, 12 изолованих улаза - РЗМС-У9
- ПЦ снимач, УСБ, 12 изолованих улаза - РЗУС
- Go to the subcategory
- Go to the subcategory
-
Kablovi, Licnaste žice, Kablovski kanali, Fleksibilne veze
- жице
- лицнастим жице
- Каблови за специјалне намене
- схиртс
-
плетенице
- браидс флат
- плетенице коло
- Врло флексибилан плетеница - стан
- Врло флексибилан плетеница - коло
- Бакар плетена цилиндрични
- Бакра плетеница штит и цилиндрични
- Флексибилни уземљење траке
- Плетенице ЦИЛИНДРИЦАЛ поцинковани и нерђајућег челика
- ПВЦ изолацијом бакарне плетенице - Температура 85 ° Ц
- Стан плетени алуминијум
- Цоннецтион Кит - плетенице и цеви
- Go to the subcategory
- Прибор за вучу
- папучица
- Флексибилни исолатед сабирнице
- Вишеслојна флексибилан шина
- системи за управљање кабл
- Водове, цеви
- Go to the subcategory
- View all categories
-
Полупроводници
-
-
- Suppliers
-
Applications
- Automatika industrijska
- CNC alatni strojevi
- DC i izmjenični pogoni (pretvarači)
- Energy bank
- Indukciono grejanje
- Industrijski zaštitni uređaji
- Istraživanje i laboratorijska merenja
- Mašine za sušenje i obradu drveta
- Mašine za termoformiranje
- Merenje i regulacija temperature
- Motori i transformatori
- Oprema i dijelovi za opasna područja (EX)
- Oprema za centrale, kontrolne ormare i telekomunikacije
- Poligrafija
- Rudarstvo, metalurgija i livnica
- Tramvajska i železnička vuča
- UPS i ispravljački sistemi
- Апарати за заваривање и апарати за заваривање
- Индустријска аутоматизација
- ХВАЦ аутоматизација
-
Инсталација
-
-
Montaż urządzeń
- Instalacija kabineta
- Дизајн и монтажа ормара
- Инсталација електроенергетских система
- Саставни део
- Машине направљене по наруџбини
- Р&Д истраживачко-развојни рад
-
Industrijski testeri
- Ispitivači poluprovodnika snage
- Ispitivači električnih uređaja
- Ispitivači odvodnika i prenaponskih odvodnika
- Tester za ispitivanje automobilskih osigurača
- Qrr tester za mjerenje prolaznog naboja u tiristorima i snaga diodama
- Ispitivač sklopa serije FD
- Ispitajte ispitivanje uređaja za rezidualnu struju
- Ispitivač kalibracije releja
- Ispitivač vizija klipnih šipki za plinske opruge
- Priključak za tiristor visokog napona
- Тестер за ломљење мреже
- Go to the subcategory
- View all categories
-
-
-
Индуктори
-
-
Modernizacja induktorów
- Поправка коришћених пригушница
- Модернизација пригушница
-
Производња нових пригушница
- Каљење радилица
- Стврдњавање зуба трачне тестере
- Загревање елемената пре лепљења
- Учвршћивање тркаћих стаза лежајева главчине точкова аутомобила
- Стврдњавање компонената погонског мењача
- Каљење степенастих вратила
- Грејање у контракционим зглобовима
- Стврдњавање скенирањем
- Меко лемљење
- Грејачи гредица
- Go to the subcategory
- База знања
- View all categories
-
-
-
Индукциони уређаји
-
-
Urządzenia indukcyjne
-
Генератори за индукционо грејање
-
Ambrell индукциони генератори грејања
- Генератори: cнага од 500 В, фреквенција 150-400 кХз
- Генератори: Снага 1,2 - 2,4 кВ, фреквенција 150 - 400 кХз
- Генератори: cнага 4,2 - 10 кВ, фреквенција 150 - 400 кХз
- Генератори: cнага 10 - 15 кВ, фреквенција 50 - 150 кХз
- Генератори: cнага 30-45 кВ, фреквенција 50-150 кХз
- Генератори: cнага 65-135 кВ, фреквенција 50-150 кХз
- Генератори: cнага 180-270 кВ, фреквенција 50-150 кХз
- Генератори: cнага 20-35-50 кВ, фреквенција 15-45 кХз
- Генератори: cнага 75-150 кВ, фреквенција 15-45 кХз
- Генератори: cнага 200-500 кВ, фреквенција 15-45 кХз
- Генератори: cнага 20-50 кВ, фреквенција 5-15 кХз
- Go to the subcategory
- Denki Kogyo индукциони генератори грејања
-
ЈКZ индукциони генератори грејања
- Генератори серије ЦКС, фреквенција: 50-120кХз, снага: 5-25кВ
- Генератори СВС серије, фреквенција: 15-30кХз, снага: 25-260кВ
- Генератори (пећи) за обликовање и ковање МФС серије, фреквенција: 0,5-10кХз, снага: 80-500кВ
- МФС пећи за топљење, фреквенција: 0,5-10кХз, снага: 70-200кВ
- Генератори UHT серије, фреквенција: 200-400кХз, снага: 10-160кВ
- Go to the subcategory
- Генератори лампи за индукционо грејање
- Индукциони генератори грејања Himmelwerk
- Go to the subcategory
-
Ambrell индукциони генератори грејања
- Поправке и модернизација
- Периферне јединице
-
Апликације
- Медицинске примене
- Primjene za automobilsku industriju
- Меко лемљење
- Лемљење
- Лемљење алуминијума
- Lepljenje magnetskog alata od nehrđajućeg čelika
- Прецизно лемљење
- Тврдо лемљење у заштитној атмосфери
- Лемљење месинганих и челичних чепова хладњака
- Лемљење синтерованих карбида
- Lemljenje bakarnog vrha i žice
- Go to the subcategory
- База знања
- View all categories
-
Генератори за индукционо грејање
-
-
-
Услуга
-
-
asd
- Сервис индустријских хладњака за воду и клима уређаја
- Поправке и модернизација машина
- Popravci uređaja za energetsku elektroniku, elektronike i industrijske automatizacije
- Високонапонски извори напајања за електрофилтере
- Industrijski štampači i uređaji za etiketiranje
- Potvrde / dozvole
- View all categories
-
-
- Kontakt
- Zobacz wszystkie kategorie
Advanced Si-IGBT Chip Design for Maximum Overall System Performance
Advanced Si-IGBT Chip Design for Maximum Overall System Performance
The overall system performance is undoubtedly influenced to a significant extent by the choice of the power semiconductor technology employed. For conventional IGBT modules, the recent improvements in the VCEsat vs. Eoff trade-off shows a tendency towards saturation and hence the performance improvement of upcoming IGBT chip generations do not indicate a significant step in efficiency improvements anymore. With the new G1- IPM series it is possible to obtain substantial system efficiency improvement by utilizing an advanced Si-IGBT chip and implementing an adaptive gate control.
By Narender Lakshmanan and Thomas Radke, Mitsubishi Electric Europe B.V.
Introduction:
Mitsubishi Electric has introduced the new G1 series Intelligent Power Modules (IPM) with an advanced Si-IGBT design to address several key performance parameters and enable the end-user to achieve high system performance. The advancements in the G1 IPM chip technology are aimed at resolving some inherent drawback of the Si-IGBT especially when it is employed for motor control applications. The G1 IPM device has been developed by implementing some key advancements in the latest 7th generation IGBT. It can be noticed (refer Figure 1) that in comparison to the 7th generation conventional Si-IGBT, the advanced G1 IPM chip technology offers significant benefits although it belongs to the same chip generation.
Figure 1 : A comparison of the VCEsat x EOFF index for different Si-IGBT technologies
Short Circuit Capability and Electrical Performance:
Short circuit protection for a conventional Si-IGBT has been implemented using a ‘desaturation detection’ based system where the VCE across the IGBT is observed to ascertain the occurrence of a short circuit event. To facilitate a successful detection, the conventional Si-IGBT devices are designed such that several gate cells in the chip are left unconnected [6][2]. While this ensures that the IGBT enters into the desaturation mode beyond a particular value of IC, it also means that several electrical parameters are compromised to a certain extent [6][2][3]. The G1 IPM possess a Si-IGBT chip with a monolithically integrated current sense emitter (refer figure 2). The sense emitter feature facilitates an assessment of the IGBT collector current via direct measurement. Based on the input from the sense emitter, trip levels can be assigned and an SC turn-off can be initiated before the chip desaturates. This approach to directly determine the instantaneous IC renders the VCE based desaturation detection system obsolete. Thus, it is no longer necessary to ensure that the IGBT enters into the desaturation mode. As a direct consequence, all available gate cells in the Si-IGBT chip can be connected transforming the chip into a ‘full gate IGBT’ and the subsequent electrical benefits can be harvested due to the enhanced utilization of the Si-IGBT chip [1]. Additionally, the IGBT chip is provided with an on-chip temperature sensing diode in the center of the chip in order to ascertain the IGBT junction temperature with maximum effectiveness (refer figure 2).
Figure 2 : The temperature sensor and the current sense emitter components of the IGBT chip in the G1-IPM
Switching dv/dt as a Performance Limiting Factor:
One factor that negatively influences the lifetime of the insulation layers in the system (motor winding insulation or cable insulation) is the exposure to high speed transient voltages (dv/dt). The IGBT switching event is capable of generating high dv/dt at the terminals of the power module (especially during a turn-on event). A conventional solution to address this issue is to restrict the switching speed of the IGBT by employing a gate impedance such that the switching dv/dt is maintained below a particular level. The dv/dt versus IC characteristics is such that the highest dv/dt (worst case dv/dt) is experienced during turn-on of low IC and the turn-on dv/dt reduces with an increase in IC. Although the worst case dv/dt would be generated only during turn-on of low IC, a conventional gate driver with fixed turn-on gate resistances will force a restriction of switching speed for all values of IC. This approach will generate significant turn-on losses while operating at high IC even though the switching dv/dt is not the worst case during high IC operation. It is therefore clear that for conventional Si-IGBT technology, there is a trade-off between controlling the worst-case dv/ dt and efficiency.
Figure 3 : Utilization of the sense emitter to implement a switching speed control in the G1 IPM
Utilizing Sense Emitter to Control dv/dt Without Sacrificing Efficiency:
The sense emitter provision in the advanced full gate Si-IGBT open up the possibility to ascertain the IC. Based on the dv/dt vs IC dependency, it is clear that to address the worst case dv/dt, it is appropriate to implement a switching speed restriction only during the switching of low IC. Considering this key point, a switching technique has been implement in the G1 IPM Si-IGBT devices where the turn-on switching speed in regulated based on the IC. If the IC (from the sense emitter data) is ascertained to be below a particular threshold, the gate drive unit will be informed to apply a switching speed restriction such that the worst case dv/dt is avoided. When the switching IC exceeds the pre-set threshold value, the gate drive unit will be informed to turn the IGBT ON with a higher switching speed, such that the turn-on losses can be optimized. With this approach, the worst case dv/dt is avoided during switching, while simultaneously ensuring that the system efficiency is not compromised (refer Figure 3).
Full Gate IGBT with Sense Emitter - Analysis of Overall Performance:
The G1 IPM module utilizes the full gate 7th generation Si-IGBT which is equipped with the monolithically integrated sense emitter. This approach is aimed at combining the benefits of the full gate Si-IGBT along with the advantages of the sense emitter component. The target is to ensure maximum efficiency, high reliability (instantaneous IC based SC protection) and an acceptable EMI profile (dv/dt control). Figure 4 shows a comparison of the overall power loss performance of the full gate device with the conventional Si-IGBT (under same turn-on dv/dt condition). As evident from Figure 4, the full gate IGBT device generates approximately 18% less overall losses than the conventional Si-IGBT device under the mentioned working conditions.
Figure 4 : The comparison of the total power loss generated by a single IGBT + Diode combination in the 100A/1200V 7th gen Full Gate device and the 7th gen Si-IGBT (100A/1200V) for the conditions: VCC = 600V, Iout = 100 A rms, fC = 5 kHz, m = 1, cos(φ) = 0.8, TS = 80°C, fo = 50 Hz
Figure 5: The Comparison of total losses generated in a single IGBT + Diode combination in the 100A/1200V 7th gen Full Gate device and the 7th gen Si-IGBT (100A/1200V) for several switching frequencies. Conditions: VCC= 600V, Iout = 100 Arms, m = 1, cos (φ) = 0.8, Ts = 80°C, fo = 50 Hz
Under the conditions mentioned in Figure 4, the switching speed control technique allows for a 48% reduction in the turn-on losses. The full gate IGBT (with sense emitter) clearly generates significantly lower switching loss versus its convention counterpart. Figure 5 shows the overall power loss versus fC (switching frequency) of the full gate (with sense emitter) IGBT and the conventional Si-IGBT device. The gap in performance between the full gate IGBT (with sense emitter) and the conventional Si-IGBT increases with an increase in the fC.
For applications which require an operation at low levels of audible noise (high switching frequencies are necessary), the 7th generation full gate IGBT (with sense emitter) promises enormous system level benefits. Certain overload operation points exist for motor control applications. During the stand-still (locked rotor) condition - the load current is not symmetrically distributed among the inverter IGBTs, and during extremely low output frequencies - the inverter IGBTs can experience a high current ripple. Under such overload conditions, it is crucial to determine the IGBT junction temperatures of each chip to avoid an over-temperature failure event. The IGBT junction temperature can be effectively monitored using the on-chip temperature sensor integrated on each chip.
It can thus be concluded that the full gate Si-IGBT equipped with the sense emitter feature and the on-chip temperature sensor address several key challenges which were inherent to the conventional Si- IGBT approach thereby allowing the inverter developer to achieve significantly higher system performance.
References:
[1] An Advanced Si-IGBT Chip for Delivering Maximum Overall System Performance, Narender Lakshmanan and Thomas Radke, Proc. PCIM 2017
[2] USING F-SERIES IGBT MODULES, MITSUBISHI ELECTRIC. Application Note. Feb 2000
[3] New chip design technology for next generation power module. Katsumi Satoh et al., Proc. PCIM 2008
[4] A 6-in-1 IGBT module performance evaluation platform determining the trade-off between dV/dt and turn-on loss of different IGBT/ FwDi chip setups, Marco Honsberg, et al., Proc. EPE 2011
[5] Datasheet – CM100TX-24T
[6] A Novel Series of Intelligent Power Modules “V1” with Internally Paralleled FULL GATE CSTBTTM and mirror Emitter technology for short circuit sensing, Nishida Nobuya et al., Proc. PCIM 2010
Leave a comment