PDF《富士电机》

MT5F35464 富士电机 Fuji Electric ? Fuji Electric Co.

, Ltd. All rights reserved. 第2章 术语和特性 2-1 1. 术语说明 2-2 2. 车载IGBT的模块冷却性能 2-5 MT5F35464 富士电机 Fuji Electric 1.术语说明 ? Fuji Electric Co., Ltd. All rights reserved. 以下是规格书等中使用的各种术语的说明. 本章对车载IGBT 模块的相关术语和特性进行说明. 2-2 术语 符号 定义(相关条件请参考规格书) 集电极-发射极间电压 (Collector-emitter voltage) VCES 在栅极-发射极间短路的状态下,可在集电极-发射极间施 加的最大电压 栅极-发射极间电压 (Gate-emitter voltage) VGES 在集电极-发射极间短路的状态下,可在栅极-发射极间施 加的最大电压 集电极电流 (Implemented collector current) ICN 额定电流 集电极电流 (Collector current) ICnom 集电极电极允许的最大直流电流 IC -ICnom 内置二极管允许的最大直流正向电流 -IC 集电极损耗 (Collector power dissipation) PC 每个元件的IGBT允许的最大电力损耗 结温 (Junction temperature) Tvj 可在不引起元件异常的情况下动作的最高芯片温度 (设计时需确保即使装置在最差状态下也不会超过该值) 连续动作时的结温 (Operating junction temperature) Tvj(op) 允许元件连续动作的结温 壳体温度 (Case temperature) TC IGBT的壳体温度 保存温度 (Storage temperature) Tstg 未向电极施加电力负荷时可保存或传输的温度范围 绝缘耐压 (Isolation voltage) Viso 在所有电极短路的状态下,电极和冷却器安装面间允许的 正弦波 ? 电压的最大有效值 紧固转矩 (Screw torque) Mounting 使用规定螺钉在用户装置中安装IGBT模块时的最大转矩值 Main Terminals 使用规定螺钉紧固主端子和外部配线以及母排时的最大转 矩值 PCB Mounting 使用紧固螺钉将PCB安装至IGBT模块时的最大转矩值 控制端子焊接 (Control terminal soldering) Number of times 最大次数 Soldering temperature 最高焊接温度 Soldering time 最大焊接时间 表2-1 最大额定值 注:任何情况下均不可超过标记的最大额定值. 注:任何情况下均不可超过标记的最大额定值. MT5F35464 富士电机 Fuji Electric ? Fuji Electric Co., Ltd. All rights reserved. 2-3 术语 符号 定义(相关条件请参考规格书) 静态特性 集电极-发射极间断路电流 (Zero gate voltage collector current) ICES 栅极(以下称为G)-发射极(以下称为E)间短路的状态下, 在集电极(以下称为C)-E间施加指定电压时的C-E漏电流 栅极-发射极间漏电流 (Gate-emitter leakage current) IGES C-E间短路的状态下,在G-E间施加指定电压时的G-E间漏电流 栅极-发射极间阈值电压 (Gate-emitter threshold voltage) VGE(th) 指定C-E间电流(以下称为集电极电流)和C-E间电压(以下称 为VCE)的G-E间电压(以下称为VGE)(作为C-E间开始流入 微弱电流的VGE 值、IGBT开始ON的VGE 标准使用) 集电极-发射极间饱和电压 (Collector-emitter saturation voltage) VCE(sat) 指定VGE 中流过额定集电极电流时的VCE 值 (通常,VGE =15V,计算损耗时的重要值) 输入电容 (Input capacitance) Cies C-E间交流性短路的状态下,在G-E间以及C-E间施加指定电压 时的G-E间电容 输出电容 (Output capacitance) Coes G-E间交流性短路的状态下,在G-E间以及C-E间施加指定电压 时的C-E间电容 反向转移电容 (Reverse transfer capacitance) Cres E接地时,在G-E间施加指定电压时的C-G间电容 二极管正向电压 (Diode forward on voltage) VF 内置二极管中流动指定正向电流(通常为额定电流)时的正向 电压(与VCE(sat) 相同,计算损耗时的重要值) 动态特性 开通时间 (Turn-on time) td(on) IGBT开通时,从栅极-发射极电压上升到最大值的10%开始,直到 集电极电流上升到最大值的10%为止的时间. 上升时间 (Rise time) tr 从集电极电流上升到最大值的10%开始,到90%为止所需的时 间. 关断时间 (Turn-off time) td(off) IGBT关断时,从栅极-发射极电压下降到最大值的90%开始,直到 集电极电流下降到最大值的90%为止的时间. 下降时间 (Fall time) tf IGBT关断时,集电极电流在电流下降的接线上从最大值的90% 下降至10%为止的时间 反向恢复时间 (Reverse recovery time) trr 内置二极管的反向恢复电流消失所需的时间 反向电流 (Reverse current) Irrm 内置二极管的正向电流断路时,反向流动电流的峰值 反向偏压安全动作区 (Reverse bias safe operating area) RBSOA 关断时,通过指定条件可断开IGBT的电流和电压范围 (超过该范围使用时可能损坏元件) 栅极电阻 (Gate resistance) RG 栅极串联电阻值(标准值记录在开关时间的测定条件中) 表2-2 电气特性 MT5F35464 富士电机 Fuji Electric ? Fuji Electric Co., Ltd. All rights reserved. 2-4 术语 符号 定义(相关条件请参考规格书) 栅极充电电荷量 (Gate charge capacity) Qg 可使IGBT开通的G-E间充电电荷量 静电耐量 (Electro Static Discharge) HMB 人体模型的静电耐量 MM 机器模型的静电耐量 电流检测输出电压 (Static sense emitter voltage) VSE 由规格中记载的VGE 引起的额定集电极电流时的检测电阻间的 电流检测输出电压 温度检测电压 (Temperature sense diode forward on voltage) VAK 温度检测二极管的正极、负极间正向电压 表2-3 电气特性(续) 术语 符号 定义(相关条件请参考规格书) 热阻 (Thermal resistance) Rth(j-win) 结温和冷却液间的热阻 表2-4 热阻特性 MT5F35464 富士电机 Fuji Electric 2. 车载IGBT 模块的冷却性能 ? Fuji Electric Co., Ltd. All rights reserved. 2.1 冷却器(水套) 车载IGBT模块采用由铝基板和带铝水套的散热片组成的直接水冷结构.与第1代冷却器相比,车载 IGBT取消了冷却器底部的间隙,提高了冷却效率.第1代直接水冷结构需要有冷却液流路的冷却器(水套),但是,第3代冷却器中将散热片和水套设计为一体化结构,因此,无需单独设计水套. 2-5 图2-1 瞬态热阻(max.) 2.3 受冷却液温度影响的冷却性能 冷却车载IGBT模块时使用的冷却液(冷却剂)温度不会影响热阻.另一方面,虽然冷却液温度升高后 压力损失减少,但是结温会升高,因此,设计时需注意. 2.2 瞬态热阻特性 图2-1所示为计算温度上升使用的瞬态热阻特性(该特 性为每个IGBT元件的特性). 该热阻是热分析等常用的特性,并使用类似电阻欧姆 法则的公式对其进行定义. 温度差 ΔT [°C] = 热阻 Rth [°C/W] * 能量(损耗) [W] 车载IGBT模块中,在计算IGBT、FWD的Tvj 时使用的热 阻. (详情请参考第3章? 散热设计方法.) 图2-2 压力损失和热阻流量依存性 2.4 冷却性能和压力损失 与冷却液温度相同,冷却液流量也会影响冷却性能. 虽然冷却液流量增加可以提高冷却性能,但是,流路出 口和入口之间的压力损失将增大.压力损失增大会导致 模块内芯片温度不稳定,因此,需要优化系统内的水泵 性能和流路设计. 图2-2所示为相对于冷却液流量的压力损失和热阻依 存性的代表示例.设计时请参考. 流速:10(L/min.) Twin:65°C 热阻 : R th(j-win) ( ℃ /W) 时间 (s) 压力损失 (kPa) 流量 (L/min.) R th(j-win)max ( ° C/W) Twin = 65°C