FRD100CA120 - モジュール/電子部品/半導体 FRD100CA120 FRD1OOCA12O

サンレックス FRD100CA120 ◎高速復元二極電源モジュール 1200V Vrrm, 100A Ifa, 1.80V フロアドロップ, 16600A2s I2t, DCB隔離基板, 2500V隔離

概要

についてサンレックス FRD100CA1201200V/100Aの高速復元ダイオード電源モジュールです 産業用電源エレクトロニクス用のサンレックスの確立された高電流ダイオードモジュールの一つです

パワー変換回路では,すべてのダイオードが等しくありません. Standard rectifier diodes (designed for 50/60Hz mains rectification) store charge in their junction when forward biased and release it as a reverse current when the voltage across them reverses — a phenomenon called reverse recovery.

ネットワーク周波数でのゆっくりした直線では,この逆回復電流はサイクル時間と比較して短く,実用的な影響はほとんどありません.

高周波スイッチ回路では,施された電圧がマイクロ秒で逆転する.スローリカバリーダイオードの逆電流パルスは前電流と同じくらい大きく,スイッチを通る供給レールをショートカットするのに十分な長さがあります.破壊的な電流のピークを生成し 相当な電力を消耗させる

快復電二極管は,異なる半導体構造で作られています.蓄積された電荷を削減し,逆回収プロセスを加速する.

結果として ダイオードが反方向の伝導を 数マイクロ秒ではなく マイクロ秒の分間で停止します

FRD100CA120の1200Vブロック電圧は,3相400VAC電源駆動装置の標準DCリンクバス電圧をカバーする (約560VDC直直電バス加減率),そして100Aの電流評価は,中等功率変速周波数駆動フリーホイリングと直流器のアプリケーションの領域に置く.

サンレックス (シンドンゲン企業) は,1970年代から産業自動化用の電源半導体モジュールを製造しています.FRDシリーズのダイオードモジュールは,伺服動力装置とインバーター整備コミュニティにおいて,予測可能な電気特性を持つ信頼性の高い部品として認識されています..

FRD100CA120は,セミクロン,インフィニオン,ポワレックス,他の主要なモジュールメーカー 元のモジュールタイプが利用できない場合のシステム保守のための実用的な利点.

基本規格

なぜ1200Vと100Aは? 応用限界を理解する

1200V Vrrmの指定は,雪崩の破裂なしに逆偏向でダイオードブロックが最大電圧を定義します.

3相400VACシステムでは,直流バス電圧は約565VDCである.標準的な安全値下げ (装置電圧評価は少なくとも1.5 倍 2 倍 普通の動作中の施されたブロック電圧, 臨時電源の追加回数がある) 1200Vは400~480VACシステムに適した電圧クラスである.

600Vの装置は,負荷切換,モーターの地面障害,およびラインの混乱によって引き起こされる一時的な過電圧に対して十分な範囲を持っていない.1700Vの装置は,より大きな利益率を提供するが,より高いコストと,通常は少し高い前向きの電圧.

Tc=78°Cのケース温度で指定された100A Ifa評価値は,接続温度制限を超えないままモジュールが処理する連続前向き電流を定義する.ケースの温度状態が危機的だ:ダイオードモジュールの電流容量は,熱の取り除きに完全に依存します.

Tc = 78°C (適度に熱管理が必要とするケース温度 熱シンク,熱インターフェース材料,適度に空気または液体冷却) で,ダイオードは連続して100Aを導きます.

十分な冷却がないため,ケース温度が78°Cを超えると,モジュールの冷却曲線に応じて,定位電流を低減しなければならない.

2000AのIFSMは,短時間欠陥電流 (例えば,ドライブインバーターのスイッチが故障した際に大型のDCリンクコンデンサータバンクの放電) に耐えるモジュールの能力を定義する.16 分の 1600A2sは,ダイオードが破壊せずに耐えられるエネルギー吸収限界です.

DCB テクノロジー モデルの信頼性

DCB (Direct Copper Bonded) の基板は,モジュールの信頼性の基礎です. 電力半導体モジュールでは,シリコン・ダイは伝導中に熱を生成します.そしてこの熱は基板を通って底板に流れる必要があります そして,熱シンクに.

この経路における熱抵抗は,与えられた電力の消耗のための交差点温度を増加させる.

DCB基板は,高温拡散プロセスを用いて,銅層を直接陶器の隔離器 (典型的にはアルミアル2O3またはアルミナイトリドAlN) に結合する.金属結合を作る 溶接ではなく粘着剤ではなく 銅とセラミックの間に

この直接結合は,古い溶接またはエポキシ結合された陶器基板よりも熱耐性が低く,熱循環疲労に対する耐性が優れている.

熱と冷却を繰り返すため 長年の使用期間でDCB基板は熱接続を維持し,溶接結合構造は熱抵抗を増加させ,最終的には早速故障を引き起こす空洞と脱層を発生させることがあります..

DCB基板はまた,半導体装置 (DCバスポテンシャルで動作する) とベースプレート (シーンクに搭載されている) の間の2500Vの隔離も提供します.通常,システム内の地上の潜在力).

この隔離装置により,モジュールは,ほとんどの装置で追加の隔離パッドなしで,金属製の散熱器に直接設置できます.

モーター駆動システムにおける高速復元二極管の適用

FRD100CA120の変頻駆動および伺服駆動電源電子機器における典型的な用途には,いくつかの異なる回路位置が含まれます:

インバーターブリッジのフリーホイールダイオード:3相PWMインバーターでは,各IGBTスイッチはフリーホイリング (反平行) ダイオードと組み合わせられる.次のスイッチイベントまでモーターの感電電流はフリーホイリングダイオードを通って流れ続けます.

これらのダイオードは,IGBTが再びオンになると,その先導状態から迅速に回復しなければならない.IGBT の切り替え損失とストレスを増加させる.

したがって,インバーターフリーホイールダイオードには,迅速な復元が基本条件である.

PFC回路におけるブーストステージフリーホイリング:活性電源因子調整回路は,ブースト出力段階の高速ダイオードが直電電圧をブロックし,インダクター電流を導いているブースト変換トポロジーを使用する.ダイオードはブーストコンバーターのスイッチ周波数でスイッチします. 通常は20~100kHzです..

フリーホイール:ブレーキホッパー (DCリンク電圧が上昇すると抵抗器にブレーキエネルギーを分散させるスイッチ) を搭載した駆動システムでは,フリーホイリングダイオードがヘリコプターのスイッチに接続され,ヘリコプターのオフ期間中にブレーキレジスタのインダクター電流が再循環できるようにします..

よくある質問

Q1: 急速復元ダイオードと超高速ダイオードの違いは何ですか? FRD100CA120はどのカテゴリーに属しますか?

区分は主に逆回復時間 (trr) によるもので,二極管の電流が逆転して二極管が完全に遮断されるまでの時間です.急速復元ダイオードは,通常,trr値は100~500ナノ秒の範囲にある.超高速ダイオードでは,trrが100ns未満です.

FRD100CA120の正確なtrrは,Sanrexデータシートに記載されています. FRDシリーズ指定は,迅速な回復を示しています.約20kHzまでの周波数切換用 (工業用ドライブPWMでは一般的)速回帰二極電極は,一般的に十分である.

高性能コンバーターにおけるより高い周波数 (50kHz以上) に対して,超高速またはSiC・ショットキーダイオードが切り替え損失をさらに削減するために好ましい場合がある.

Q2:IFSMは2000Aです.このダイオードは保護なしでDCリンクショートサーキットを耐えることができますか?

IFSM (非重複ピーク前波動) は ダイオードが短い電流パルス 半サイクルサイヌ波パルスで定義される 特定の持続時間 (通常は8時間)IEC標準では,3msまたは10ms).

駆動システム内のDCリンクショート回路は2000Aをはるかに超える持続的な欠陥電流を供給することができ,I2t値 (16,600A2s) は,ダイオードが破壊の前に吸収するエネルギー限界を定義します.

半導体保護システム 〜 上流ファイューズ,IGBTゲートドライバーデサチューレーション検出,ダイオードを通過するエネルギーは I2tの指定値を超える前に欠陥をクリアする必要があります..

ダイオード保護のためのファイューズ選択は,ダイオードの指定値よりも低いI2t通路値を持つファイューズを選択するためにI2t値を使用する.

Q3: FRD100CA120は,Semikron,Infineon,またはPowerexなどの他のメーカーからの類似モジュールに直接対応していますか?

FRD100CA120の電源評価 (1200V, 100A, 1.標準パッケージの足跡は,SEMIKRON (SKE100/16) のモジュールで使用されている国際標準パッケージと互換性があります.例えば,インフィニオン (DD100N12K) とポワレックスは同じ格付けクラスです.

この標準パッケージ内の機械式マウント寸法と端末位置は,一般的に各メーカーで一致しており,クロス交換を容易にする.

しかし,電気パラメータは,特に逆回復時間 (trr),回復電荷 (Qrr),そして熱抵抗の結合 (Rth ((j-c)) は,元の仕様と交換モジュールの間で比較され,特定のアプリケーション回路での互換性を確認する必要があります..

同じ格付けクラスに属する異なる製造者のモジュールは,異なる動的特性を持つことができる.

Q4: FRD100CA120モジュールは,定電容量を達成するためにどのように設置されるべきですか?

Tc=78°Cの100Aの指定では,モジュールのベースプレートの温度が全負荷での動作条件で78°C以下に保たなければならない.

これを実現するには,接触熱抵抗を最小限に抑えるため,モジュールベースプレートと散熱器の間に,熱接点材料 (熱油脂または前切断熱パッド) を必要とする.全電源消耗 (Vfm = 1 の 100A の前向き電流で) に対して十分なシンク熱抵抗.80V,導電損失は約180W) で,熱シンクフィンの上には十分な空気流が流れます.

マウントスクリューは,サンレックスデータシートに指定されたトルクに締め付けられ,モジュールのセラミック基板を損傷することなく均等な熱接触圧を確保する必要があります.

Q5:データシートでは16,600A2sのI2tが指定されています.この値は実際にどのように使用されますか?

I2t (時間に対する電流の平方積) は,電流過剰発生時に二極管のシリコン結合が吸収する熱エネルギーである.ファイューズは,クリアタイム中に通過するエネルギー I2tの最大通透量で評価されています..

ダイオードが上流ファイューズで解消された欠陥に耐えるためには,ファイューズのI2t通路値は,ダイオードのI2t等級16600A2s未満である必要があります.

製造者のカタログのシューズ選択表は,異なるシューズ評価値と故障電流レベルのための I2t 透過値をリストします.保護技術者が選択したファイューズがダイオードを保護していることを確認できるようにする.

16600A2s以上のI2tを持つシューズは,クリアング中にダイオードを通過して回路が開く前にそれを破壊するのに十分なエネルギーを許可します.