PDF《用于 ZVZCS 逆变电焊机的高频 IGBT 模块》

1 引言IGBT模块已经用于通用变频器尧伺服驱动器以 及电源等各个领域遥为了满足市场需要袁而需不断改 善功率变换器的性能遥

5 年前开发出的第

5 代IGBT 模块采用载流子贮存挖槽栅双极型晶体管渊Carrier Stored Trench鄄gate Bipolar Transistor袁简称 CSTBTTM 冤 硅片袁可以很好地降低功率损耗和开关噪声遥 通常应用频率高于

20 kHz 时袁功率模块需要具 有快速开关的特性遥 然而袁随着电路拓扑的不同袁仅 针对特定的应用来改善快速开关特性并不是最好的 办法遥最近开发出了用于逆变电焊机的 NFM 系列高 频IGBT 模块遥

2 IGBT 模块的设计 2.

1 传统电焊机使用的 IGBT 模块 图1示出逆变电焊机的基本电路拓扑袁 为使用 高频 IGBT 模块的 H 桥电路结构遥 在H桥的输出端接高频变压器遥 图2示出流经 每个 IGBT 的电流脉冲袁Ic 是脉冲列遥 图3示出 IGBT 的开关波形和开关损耗遥 可见袁总的开关损耗中绝大 多数为关断损耗遥 2.2 IGBT 硅片的优化 第5代IGBT 硅片渊CSTBTTM 冤具有优异的基本 性能和很强实用性遥 作为第

5 代IGBT 模块的典型袁 其NF 系列 IGBT 模块已量产遥 由于采用寿命控制技 术袁改善了 CSTBTTM 的开关速度袁而且可以很好地控 制关断损耗和饱和压降遥 通用型高频 NFH 系列 IGBT 模块也已量产袁 且寿命控制技术也用于优化 NFM 系列遥 由IGBT 硅片损耗仿真得出 NFM 系列[1] 的折中点位于 NF 系列与 NFH 系列之间遥 根据图

3 所示的运行模式对 IGBT 硅片的功率 损耗渊除 FWDi 外冤进行仿真遥 分别对新开发的模块 CM150DC1鄄24NFM 和另外

2 个模块渊低饱和压降的 用于 ZVZCS 逆变电焊机的高频 IGBT 模块 宋高升

1 袁 李爱文

2 渊1.三菱电机机电渊上海冤有限公司袁 上海 200336曰2.山东山大奥太电气有限公司袁 山东 济南 250101冤 摘要院介绍了一种逆变电焊机用高频 IGBT 模块袁并详细讲解了 IGBT 硅片和低电感封装技术遥 该模块的典型应用是 零电压零电流开关渊Zero鄄voltage and Zero鄄current Switching袁简称 ZVZCS冤逆变电焊机遥 介绍了 ZVZCS 逆变电焊机的 电路拓扑结构遥 最后袁通过实验证明采用该模块的 ZVZCS 逆变电焊机性能优异遥 关键词院功率模块曰 IGBT曰 零电压零电流开关曰 逆变电焊机 中图分类号院TM464 文献标识码院A 文章编号院1000-100X渊2010冤03-0000-02 High Frequency IGBT Module for Zero鄄voltage and Zero鄄current Switching Inverter Welder SONG Gao鄄sheng1 袁LI Ai鄄wen2 渊1.Mitsubishi Electric &

Electronics 渊Shanghai冤Co.袁Ltd.袁Shanghai 200336袁China曰2.Shandong SDU Aotai Electric Co.袁Ltd.袁Jinan 250101袁China冤Abstract院This paper presents a kind of high frequency IGBT module袁which is especially developed for inverter welder application.Some key technologies including IGBT chip and low stray inductance packaging are introduced.Furthermore袁as the typical application of this kind of module袁one ZVZCS inverter topology for welders is shown.At last袁the experiment re鄄sults indicate that the good performance is achieved. Keywords院power module曰insulated gate bipolar transistor曰zero鄄voltage and zero鄄current switching曰inverter welder 定稿日期院2010-01-12 作者简介院宋高升渊1966-冤袁男袁浙江人袁硕士研究生袁研究方 向为功率半导体应用技术遥 图1逆变电焊机的基本电路拓扑 图2流经 IGBT 的电流脉冲 图3开关波形和每个 IGBT 的开关损耗 模块CM150DY -24NF 和通用型的高频模块CM150DU-24NFH冤 进行功耗仿真遥在频率为