Ви повинні увійти в систему
-
WróćX
-
компоненти
-
-
Category
-
Напівпровідники
- Діоди
- Тиристори
-
Електро-ізольовані модулі
- Електроізольовані модулі | ВІШАЙ (ІЧ)
- Електроізольовані модулі | INFINEON (EUPEC)
- Електроізольовані модулі | Семікрон
- Електроізольовані модулі | POWEREX
- Електроізольовані модулі | IXYS
- Електроізольовані модулі | ПОСЕЙКО
- Електроізольовані модулі | ABB
- Електроізольовані модулі | ТЕХСЕМ
- Przejdź do podkategorii
- Випрямні мости
-
Транзистори
- Транзистори | GeneSiC
- Модулі SiC MOSFET | Mitsubishi
- Модулі SiC MOSFET | STARPOWER
- Модулі ABB SiC MOSFET
- Модулі IGBT | MITSUBISHI
- Транзисторні модулі | MITSUBISHI
- Модулі MOSFET | MITSUBISHI
- Транзисторні модулі | ABB
- Модулі IGBT | POWEREX
- Модулі IGBT | INFINEON (EUPEC)
- Напівпровідникові елементи з карбіду кремнію (SiC)
- Przejdź do podkategorii
- Драйвери
- Блоки потужності
- Przejdź do podkategorii
-
Електричні перетворювачі
-
Перетворювачі струму / датчики струму ф. LEM
- Перетворювачі струму із зворотним зв'язком (C/L) ф. LEM
- Перетворювачі струму із зворотним зв'язком (O/L) ф. LEM
- Перетворювачі струму з уніполярним живленням ф.LEM
- Перетворювачі по технології Eta ф. LEM
- Високоточні перетворювачі струму серії LF xx10
- Перетворювачі струму серії LH
- HOYS і HOYL - призначені для кріплення безпосередньо на провідниковій рейці
- Перетворювачі струму в технології SMD серій GO-SME та GO-SMS
- АВТОМОБІЛЬНІ перетворювачі струму
- Przejdź do podkategorii
-
Перетворювачі напруги | ЛЕМ
- Перетворювачі напруги серії LV
- Перетворювачі напруги серії DVL
- Прецизійні перетворювачі струму з подвійним магнітним осердям серії CV
- Тяговий перетворювач напруги DV 4200/SP4
- Перетворювачі напруги серії DVM
- Перетворювач напруги - DVC 1000-P
- Перетворювачі напруги - серія DVC 1000
- Przejdź do podkategorii
- Точні перетворювачі струму | LEM
- Przejdź do podkategorii
-
Перетворювачі струму / датчики струму ф. LEM
-
Пасивні компоненти (конденсатори, резистори, запобіжники, фільтри)
- Резистори
-
Запобіжники
- Мініатюрні запобіжники для електронних плат серії ABC і AGC
- Швидкі трубчасті запобіжники
- Повільні запобіжники з характеристиками GL / GG і AM
- Ультрашвидкі плавкі запобіжники
- Швидкі запобіжники: британський та американський стандарт
- Швидкі запобіжники. Європейський стандарт
- Тягові запобіжники
- Високовольтні запобіжні
- Przejdź do podkategorii
-
Конденсатори
- Конденсатори для електродвигунів
- Електролітичні конденсатори
- Снабберні конденсатори
- Конденсатори потужності
- Конденсатори для DC ланцюгів
- Конденсатори для компенсації пасивної потужності
- Високовольтні конденсатори
- Конденсатори великої потужності для індукційного нагріву
- Конденсатори для зберігання імпульсів та енергії
- Конденсатори DC LINK
- Конденсатори для ланцюгів змінного / постійного струму
- Przejdź do podkategorii
- EMI фільтри
- Іоністори (супер-конденсатори)
-
Захист від стрибків напруги
- Захист від перенапруги для коаксіального застосування
- Захист від перенапруг для систем відеоспостереження
- Захист від перенапруги для силових кабелів
- Розрядники перенапруги для світлодіодів
- Розрядники перенапруги для фотоелектрики
- Захист системи зважування
- Захист від перенапруги для Fieldbus
- Przejdź do podkategorii
- Przejdź do podkategorii
-
Реле та контактори
- Реле та контактори - теорія
- Напівпровідникові реле AC 3-фазні
- Напівпровідникові реле DC
- Контролери, системи управління та аксесуари
- Системи плавного пуску і реверсивні контактори
- Електромеханічні реле
- Контактори
- Оборотні перемикачі
-
Напівпровідникові реле AC 1-фазні
- РЕЛЕ AC 1-ФАЗНЫЕ СЕРИИ 1 D2425 | D2450
- Однофазное реле AC серии CWA и CWD
- Однофазное реле AC серии CMRA и CMRD
- Однофазное реле AC серии PS
- Реле AC двойное и четверное серии D24 D, TD24 Q, H12D48 D
- Однофазні твердотільні реле серії gn
- Однофазні напівпровідникові реле змінного струму, серія ckr
- Однофазні реле змінного струму ERDA та ERAA для DIN-рейки
- Однофазні реле змінного струму для струму 150А
- Подвійні твердотільні реле, інтегровані з радіатором для DIN-рейки
- Przejdź do podkategorii
- Напівпровідникові реле AC 1-фазні для друкованих плат
- Інтерфейсні реле
- Przejdź do podkategorii
- Індукційні компоненти
- Радіатори, варистори, термічний захист
- Вентилятори
- Кондиціонери, обладнання для шаф електричних, охолоджувачі
-
Батареї, зарядні пристрої, буферні блоки живлення та інвертори
- Батареї, зарядні пристрої - теоретичний опис
- Літій-іонні батареї. Спеціальні батареї. Система управління акумулятором (BMS)
- Батареї
- Зарядні пристрої та аксесуари
- Резервне джерело живлення ДБЖ та буферні джерела живлення
- Перетворювачі та аксесуари для фотоелектрики
- Зберігання енергії
- Паливні елементи
- Літій-іонні акумулятори
- Przejdź do podkategorii
-
Автоматика
- Futaba Drone Parts
- Кінцеві вимикачі, Мікровимикачі
- Датчики Перетворювачі
- Пірометри
- Лічильники, Реле часу, Панельні вимірювальні прилади
- Промислові захисні пристрої
- Світлові і звукові сигнальні установки
- Термокамери, Тепловізори
- LED-екрани
- Керуюча апаратура
-
Реєстратори
- Реєстратори температури з записом на стрічку і з цифровим індикатором - AL3000
- Мікропроцесорні реєстратори з екраном LCD серія KR2000
- Реєстратор KR5000
- Вимірювач з функцією реєстрації вологості і температури HN-CH
- Експлуатаційні матеріали для реєстраторів
- Компактний графічний реєстратор 71VR1
- Реєстратор KR 3000
- Реєстратор PC серії R1M
- Реєстратор PC серії R2M
- Реєстратор PC, USB, 12 ізольованих входів – RZMS
- Реєстратор PC, USB, 12 ізольованих входів – RZUS
- Przejdź do podkategorii
- Przejdź do podkategorii
-
Провід, літцендрат, гофровані рукави, гнучкі з'єднання
- Дроти
- Багатожильні дроти Lica
-
Кабелі і дроти для спеціальних застосувань
- Подовжувальні та компенсаційні дроти
- Дроти для термопар
- Приєднувальні дроти для датчиків PT
- Багатожильні дроти темп. -60C до +1400C
- Дроти середньої напруги
- Дроти запалювання
- Нагрівальні дроти
- Одножильні дроти темп. -60C до +450C
- Залізничні дроти
- Нагрівальні дроти для вибухонебезпечних зон
- Przejdź do podkategorii
- Оболонки
-
Плетені кабелі
- Плоскі плетені кабелі
- Круглі плетені кабелі
- Дуже гнучкі плетені кабелі - плоскі
- Дуже гнучкі плетені кабелі - круглі
- Мідні циліндричні плетені кабелі
- Мідні циліндричні плетені кабелі і кожуха
- Гнучкі заземлювальні стрічки
- Циліндричні плетені дроти з лудженої і нержавіючої сталі
- Мідні ізольовані плетені дроти PCV - температура до 85 градусів C
- Плоскі алюмінієві плетені дроти
- З'єднувальний набір - плетені дроти і трубки
- Przejdź do podkategorii
- Аксесуари для тяги
- Кабельні наконечники
- Ізольовані еластичні шини
- Багатошарові гнучкі шини
- Системи прокладки кабелю (PESZLE)
- Шланги
- Przejdź do podkategorii
- Zobacz wszystkie kategorie
-
Напівпровідники
-
-
- Постачальники
-
додатки
- Energy bank
- ІНДУКЦІЙНИЙ НАГРІВ
- Автоматизація HVAC
- Верстати з ЧПУ
- ВИМІРЮВАННЯ ТА РЕГУЛЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ
- Вимірювання та регулювання температури
- ГІРНИЧОДОБУВНА ПРОМИСЛОВІСТЬ, СТАЛЕЛИВАРНІ КОМБІНАТИ, ГЗК
- ДВИГУНИ І ТРАНСФОРМАТОРИ
- ЕНЕРГЕТИКА
- ЗВАРЮВАЛЬНІ АПАРАТИ
- КОМПЛЕКТУЮЧІ ДЛЯ РОЗПОДІЛЬНИХ, ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ ШАФ І ШАФ УПРАВЛІННЯ
- МАШИНИ ДЛЯ ДЕРЕВООБРОБКИ ТА СУШІННЯ ДЕРЕВИНИ
- ПОЛІГРАФІЯ
- ПРИВІД ПОСТІЙНОГО І ЗМІННОГО СТРУМУ
- ПРИЛАДИ ТА ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ВИБУХОНЕБЕЗПЕЧНИХ ЗОН (EX)
- ПРИСТРОЇ БЕЗПЕРЕБІЙНОГО ЖИВЛЕННЯ (UPS) І ВИПРЯМЛЯЧІ
- ПРОМИСЛОВІ ЗАСОБИ ЗАХИСТУ
- ПРОМИСЛОВА АВТОМАТИКА
- ТЕРМОФОРМОВОЧНІ МАШИНИ
- ТЯГОВИЙ ПРИВІД
-
монтаж
-
-
Montaż urządzeń
- Встановлення шаф
- Проектування та складання шаф
- Монтаж систем електропостачання
- Компоненти
-
Машини, створені на замовлення
- Автомобільна промисловість
- Фармацевтична промисловість
- Целюлозно-паперова промисловість
- Харчова промисловість і виробництво напоїв
- Гірничо-добувна промисловість
- Хімічна та нафтохімічна промисловість
- Ливарне виробництво
- Промисловість деревини та виробів з неї
- Промислова очистка води
- Przejdź do podkategorii
- НДДКР
-
Промислові тестери
- Силові напівпровідникові тестери
- Тестери електричних апаратів
- Тестери варисторів та розрядників перенапруг
- Автомобільний тестер запобіжників
- Тестер Qrr для вимірювання перехідного заряду в тиристорах та силових діодах
- Випробувач ротора автоматичних вимикачів серії FD
- Тестер перевірки пристроїв залишкового струму
- Тестер калібрування реле
- Випробувач візуальних випробувань поршневих штоків газових пружин
- Силовий тиристорний вимикач
- Тестер розбиття сітки
- Przejdź do podkategorii
- Zobacz wszystkie kategorie
-
-
-
Індуктори
-
-
Modernizacja induktorów
- Ремонт використаних дроселів
- Модернізація дроселів
-
Виробництво нових індукторів
- Загартовування колінчастих валів
- Загартовування зубів стрічкової пилки
- Нагрівання елементів перед прилипанням
- Загартовування колійних доріжок підшипників маточини коліс
- Загартовування компонентів трансмісії приводу
- Загартовування ступінчастих валів
- Нагрівання в стисних швах
- Скануюче затвердіння
- М'яка пайка
- Нагрівачі заготовок
- Przejdź do podkategorii
- База знань
- Zobacz wszystkie kategorie
-
-
-
Індукційні прилади
-
-
Urządzenia indukcyjne
-
Індукційні генератори опалення
-
Індукційні генератори опалення Ambrell
- Генератори: Потужність 500 Вт, частота 150-400 кГц
- Генератори: Потужність 1,2 - 2,4 кВт, частота 150 - 400 кГц
- Генератори: Потужність 4,2 - 10 кВт, частота 150 - 400 кГц
- Генератори: Потужність 10 - 15 кВт, частота 50 - 150 кГц
- Генератори: Потужність 30-45 кВт, частота 50-150 кГц
- Генератори: Потужність 65-135 кВт, частота 50-150 кГц
- Генератори: Потужність 180-270 кВт, частота 50-150 кГц
- Генератори: Потужність 20-35-50 кВт, частота 15-45 кГц
- Генератори: Потужність 75-150 кВт, частота 15-45 кГц
- Генератори: Потужність 200-500 кВт, частота 15-45 кГц
- Генератори: Потужність 20-50 кВт, частота 5-15 кГц
- Przejdź do podkategorii
- Індукційні генератори опалення Denki Kogyo
-
Індукційні генератори нагріву JKZ
- Генератори серії CX, частота: 50-120 кГц, потужність: 5-25 кВт
- Генератори SWS, частота: 15-30 кГц, потужність: 25-260 кВт
- Генератори (печі) для формування та ковки серії MFS, частота: 0,5-10 кГц, потужність: 80-500 кВт
- Плавильні печі MFS, частота: 0,5-10кГц, потужність: 70-200кВт
- Генератори UHT-серії, частота: 200-400 кГц, потужність: 10-160 кВт
- Przejdź do podkategorii
- Генератори ламп для індукційного нагріву
- Індукційні генератори опалення Himmelwerk
- Przejdź do podkategorii
-
Індукційні генератори опалення Ambrell
- Ремонт та модернізація
- Периферія
-
Програми
- Медичні програми
- Застосування для автомобільної промисловості
- М'яка пайка
- Паяння
- Паяння алюмінію
- Пайка магнітних інструментів з нержавіючої сталі
- Точна пайка
- Паяння в захисній атмосфері
- Пайка латунних та сталевих пробок радіатора
- Паяння спечених карбідів
- Пайка мідного наконечника і дроту
- Przejdź do podkategorii
- База знань
- Zobacz wszystkie kategorie
-
Індукційні генератори опалення
-
-
-
Сервіс
-
-
asd
- Сервісне обслуговування промислових охолоджувачів води та кондиціонерів
- Ремонт і модернізація машин
-
Ремонт и обслуживание силовой электроники, электроники и устройств промышленной автоматики
- Сервісне обслуговування інверторів, сервоприводів та регуляторів постійного струму
- Сервісне обслуговування фотоелектричних інверторів
- Сервіс гальванічних випрямлячів FLEXKRAFT
- Пропозиція ремонту обладнання
- Список відремонтованих пристроїв
- Ремонт машин для виготовлення банкнотних фольг
- Правила ремонту приладів
- Przejdź do podkategorii
- Високовольтні джерела живлення для електрофільтрів
- Промислові принтери і етикетировочні машини
- Certyfikaty / uprawnienia
- Zobacz wszystkie kategorie
-
-
- Контакт
- 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