IGBT 등급, 이것이 어떻게 가능한지 이해하지 못합니다

Digikey 에서 IXGX400N30A3 을 찾았습니다 . 데이터 시트에 따르면이 디바이스는 400A @ 25C, 1200A @ 25C, 1ms, 정격 전압은 300V, PD는 1000W입니다.

정말? 이 TO-264 패키지는 하루 종일 전류 400A를 제어 할 수 있습니까? DC 모드에서 TIG 용접기를 단락시킬 수 있습니까? 이러한 리드는 400A의 전류를 어떻게 전달합니까?

이 장치는 접합부에서 케이스까지 열 저항이 매우 낮습니다. = / W (최대), 이는 소비되는 모든 와트에 대해 접합부가 케이스 온도보다 (최대)에 불과합니다. 예를 들어 = 300 A, V_ {GE} = 15 V 및 T_J = 125ºC (그림 2 참조)의 경우 V_ {CE} 는 약 1.55V 입니다. P = 300 · 1.55의 거듭 제곱 = 465W가 소산됩니다 (예, 일부 전기 히터 이상). 따라서 접합부는 케이스 온도보다 465 · 0.125 = 58.125ºC (최대)가 높으며, 이는이 방산에 대해 매우 낮은 차이입니다.$R_{thJC}$$I_C$$V_{GE}$$T_J$$V_{CE}$

그러나 접합 온도가 한계 ( )를 초과하지 않도록하려면 사용 된 방열판에 따라 케이스에서 주변까지의 열 저항 도 매우 낮아야합니다. 케이스 온도는 주변 온도보다 훨씬 높아질 것입니다 (그리고 접합 온도는 항상 그보다 높습니다). 다시 말해, 에서이 생물체를 작동시키기 위해서는 아주 좋은 방열판 ( )이 필요합니다.$R_{thCA}$$R_{th}$

열 방정식은 다음과 같습니다.

와

$T_J$ : 접합 온도 [ºC]. 데이터 시트에 따르면 <150ºC 여야합니다. : 소비 전력 [W]. : 접점에서 케이스 [ºC / W]까지 열 저항. 데이터 시트에 따르면 0.125ºC / W (최대)입니다. : 케이스에서 주변까지의 열 저항 [ºC / W]. 이것은 사용 된 방열판에 따라 다릅니다. : 주변 온도 [ºC].
$P_D$
$R_{thJC}$
$R_{thCA}$
$T_A$

예를 들어, 주변 온도가 60ºC 인 경우 를 소멸 시키려면 방열판은 가 최대 / W가되어야합니다. 이는 공기와 접촉하는 매우 큰 표면을 의미합니다. 및 / 또는 강제 냉각.$R_{thCA}$

단자까지 가장 얇은 부분의 대략적인 치수는 (L-L1) · b1 · c입니다. 구리로 만든 경우 (근사치) 각 저항은 다음과 같습니다.

$R_{min}$ = 16.78e-9 * (19.79e-3-2.59e-3) / (2.59e-3 * 0.74e-3) = 151 = 16.78e-9 * ( 21.39e-3-2.21e-3) / (2.21e-3 * 0.43e-3) = 339$\mu\Omega$
$R_{max}$$\mu\Omega$

에서는 = 300 A, 그들 각각 13.6 및 30.5 W 사이 발산 것이다 (!). 많이입니다. 그 중 두 개 (C 및 E의 경우)는 IGBT 자체에서 465W가 소멸되는 (이 예에서는) 최대 13 % 일 수 있습니다. 그러나 일반적으로 얇은 부분이 (L-L1)보다 짧도록 납땜합니다.$I_C$

물론 가능합니다. 그러나 '400A @ 25 ° C'숫자는 대기 온도가 아닌 25 ° C 의 를 기준으로합니다 . 는 케이스 온도입니다. 400A에서 장치 전체의 전압 은 1.70V가 될 수 있습니다. 400A에서 680W의 전력 손실이 발생합니다. 특히 물리적으로 불가능할 수있는 하나의 강력한 방열판이 필요합니다. 주변 온도는 25 ° C입니다. $T_C$$T_C$$V_{CE(sat)}$

이 전류를 전달하는 리드까지는 치수가 최소 2.21mm, 두께는 0.43mm입니다. 그것은 17 게이지 와이어에 해당하는 약 1 평방 mm의 단면적입니다. 내 참조 차트에 따르면 100A는 (원형, 비 절연) 와이어 두께의 긴 세그먼트가 30 초 안에 녹을 것이라고 말합니다. 물론 이러한 리드는 긴 세그먼트가 아니며 방열판 구리 평면에 연결됩니다. 그러나 그때조차도, 그것은 그것을 아주 단단히 밀고 있습니다.

이 분석에서 무엇을 배웠습니까? 데이터 시트의 첫 페이지를 믿지 마십시오! "Absolute Maximum"으로 표시된 테이블을 무시해도됩니다. 이 번호를 법정에 적용하면 기능적 장치 또는 구현 가능한 디자인을 보장 할 수 없습니다. 교수님들은 항상이 페이지들이 엔지니어링 부서가 아니라 마케팅 부서에 의해 작성되었다고 말했습니다. 이 경우 해당 번호를받은 테이블은 "최대 등급"으로 표시됩니다. 이 숫자 근처에서 작동하도록 장치를 설계하지 마십시오. 대신 특성 그래프와 표준 작동 매개 변수 (후자는이 데이터 시트에는 없지만 다른 데이터 시트에는 있음)로 스크롤하여이를 기반으로 설계하십시오. PCB 또는 와이어가 처리 할 수있는 전류량과 추가 할 수있는 히트 싱크 용량을 결정하십시오.

당신은 당신이 Digikey에 있다고 언급했습니다. 나는 당신이 잘못 돌아서 'Discrete Semiconductor Products'그룹의 섹션 IGBTS-single 에서 고전류 부품을 찾고 있다고 생각합니다 . 이 섹션은 PCB 장착 부품을위한 것입니다. PCB 제조의 현실 (납땜, 구리 두께, 히트 싱킹)은 실제로 달성 가능한 값을 제한합니다. 실제로 고전류 재료를 얻으려면 두꺼운 반도체에 연결된 섀시 장착 부품이있는 '반도체 모듈'로 이동하십시오. 의 IGBT의 섹션과 같은 구성 요소가있다 이 짐승 규모 (위키 백과에서 빌린)에 연필로 표시를 :

이 장치는 실제로 3300 및 1200A를 처리 할 수 ​​있습니다. 작은 PCB 장착 장치가 아니라 190 x 140mm입니다. 더 작고 합리적인 장치가 많이 있습니다.

짧은 대답 : 적어도 아주 오랫동안 400A와 300V를 동시에하지는 않습니다.

장치는 꺼짐 상태에있을 때 전류가 거의 흐르지 않으며 꺼지면 거의 전력을 소비하지 않습니다. 이 장치는 전원이 켜진 상태에서 전압 강하가 거의 발생하지 않으므로 해당 상태에서 제어 가능한 양의 열이 소실됩니다.

두 번의 조건을 바꾸면 큰 화상을 입게됩니다. 아마도 최악의 경우는 큰 모터와 같은 부하로 켜는 것입니다. 모터를 회전시키는 돌입 전류는 1 초의 상당한 시간 동안 지속될 수 있으며, 그 동안 많은 열이 발생할 수 있습니다.

당신은 사물을 볼 수 있기 때문에; '왜?' 그러나 B. Jayant Baliga 는 결코 전에 없었던 것을 꿈꾸고 있습니다. "왜 안돼?"

그러나 진지하게, 리드는 저항이 매우 낮아서 열을 많이 발생시키지 않습니다. 실제 장치에는 병렬로 많은 bjt 섹션이 있다고 생각합니다.