Pagina 32 van: Aandrijftechniek – nummer 8 – 2020
AANDRIJFTECHNIEK | november 202032
Bij hogere vermogens wordt IGBT7 ingezet in de SEMiX 3 Press-Fit
in vergelijking met de kleinere 150A IGBT7-chip. Dit komt over-
een met tussen de 5% en 10% van de totale halfgeleiderverlie-
zen, afhankelijk van de gebruikte PWM-frequentie (figuur 5).
De vermogensdissipatie van IGBT7 IGBT’s in MiniSKiiP is
beduidend lager dan die van IGBT4. Bijvoorbeeld 15% (12W)
bij 2 kHz voor dezelfde chipstroom, oplopend tot zelfs 24%
(19W) voor de grotere chip. Dit resulteert in een besparing
op elektriciteitskosten vergeleken met IGBT4. Als alternatief
voor het hogere rendement, maakt het lagere vermogens-
verlies een verhoging van de belastingstroom of de PWM-
schakelfrequentie mogelijk. Dus voor een belastingstroom
van 100Arms met IGBT4 is slechts 3,9 kHz schakelfrequentie
mogelijk. Met IGBT7 IGBT’s, die dezelfde nominale chipstroom
gebruiken, is 4,5 kHz mogelijk en met de grotere chipstroom
zelfs 5,6 kHz (figuur 6). De beperkende factor is de maxi-
maal aanbevolen junctietemperatuur voor continu gebruik
van 150°C, die is toegestaan voor de IGBT-chip. Het tweede
alternatief zou kunnen zijn om de continue belastingstroom
te verhogen van 115A naar 122A (IGBT7 met 150A) of zelfs 138A
(IGBT7 met 200A) bij 2 kHz PWM-frequentie.
Bijkomend voordeel: overbelasting
Met IGBT4 is geen extra overstroom mogelijk, aangezien
het om veiligheidsredenen niet wordt aanbevolen om de junc-
tietemperatuur van 150°C te overschrijden. De extra tijdelijk
toegestane junctietemperatuur van IGBT7 IGBT’s maakt echter
een temperatuurstijging van de chip tot 175°C gedurende één
minuut mogelijk.
Het vervangen van de SEMiX603GB12E4 door IGBT7
IGBT’s resulteert in een overbelastingstroom van 592A voor
SEMiX603GB12M7 en 632A voor SEMiX703GB12M7 (figuur 7a).
Voor de MiniSKiiP kan een extra overbelastingstroom van
maximaal 1,12 keer of 1,14 keer de continue belastingstroom
worden gebruikt gedurende maximaal één minuut (figuur
7b). Wanneer er in de toepassing met IGBT4 een overbelasting
nodig is, zal de continue stroom met 9% worden verminderd,
van 115A naar 105A, om een kortstondige overstroom van 10%
gedurende 1 minuut mogelijk te maken.
Samenvatting
IGBT7 IGBT’s bieden verschillende voordelen voor moto-
raandrijvingen in vergelijking met eerdere IGBT-versies. Naast
de verhoogde betrouwbaarheid van deze nieuwe chiptech-
nologie, zorgt het kleinere formaat, de lagere voorwaartse
verliezen en de geoptimaliseerde schakelprestaties, voor een
hogere vermogensdichtheid in bepaalde vermogens elektro-
nica modules.
Een van de belangrijkste beperkingen bij het ontwerpen
van motoraandrijvingen is de dv/dt aan de uitgangszijde van
de inverter. IGBT’s van de 7e generatie vertonen lagere vermo-
gensverliezen bij een bepaalde dv/dt in vergelijking met IGBT4.
Deze efficiëntieverhoging leidt tot onmiddellijke besparingen
in de Total Cost of Ownership (TCO). Als alternatief kunnen in
een bepaald ontwerp de lagere vermogensverliezen worden
omgezet in een hoger uitgangsvermogen of hogere PWM-
frequenties. Ook kan er overwogen worden om een overbe-
lastingfunctie in de inverter op te nemen zonder dat hiervoor
het ontwerp wezenlijk aangepast moet worden, iets wat wel
het geval is voor IGBT4.<
www.semikron.com
28-29-30-31-32_semikron.indd 32 16-11-20 15:16