Рубрики
Электроприводы

IXYS – высочайшее качество и надежность компонент силовой электроники

IXYS – высочайшее качество и надежность компонент силовой электроники Иван Полянский Компания IXYS выпускает широкий диапазон компонент силовой электроники: 1. силовые диоды: выпрямительные

IXYS – высочайшее качество и надежность компонент силовой электроники Иван Полянский

Компания IXYS выпускает широкий диапазон компонент силовой электроники: 1. силовые диоды: выпрямительные, сверхбыстрые, Шоттки, GaAs, SiCa и др.; 2. дискретные MOSFET и IGBT транзисторы в стандартных и изолированных корпусах; 3. MOSFET и IGBT силовые модули различной конфигурации; 4. микросхемы управления MOSFET / IGBT; 5. силовые тиристоры и тиристорные модули; 6. высоковольтные защитные диоды; 7. заказное оборудование.

В текущее время на русском рынке силовой электроники представлено огромное количество западных производителей, многие из которых работают тут уже более 10 лет. Можно сказать, что этот рынок устоялся. Совместно с тем можно следить некий «перекос» предложения в сторону дешевых компонент, нацеленных на общее применение, и неспешное развитие рынка для ответственных приложений, где нужно обеспечить наилучшие в собственном классе характеристики. Компания IXYS практикуется на производстве конкретно качественной силовой электроники для разных областей внедрения. Компания IXYS выпускает широкий диапазон компонент силовой электроники:

  • силовые диоды: выпрямительные, сверхбыстрые, Шоттки, GaAs, SiCa и др.;
  • дискретные MOSFET и IGBT транзисторы в стандартных и изолированных корпусах;
  • MOSFET и IGBT силовые модули различной конфигурации;
  • микросхемы управления MOSFET / IGBT;
  • силовые тиристоры и тиристорные модули;
  • высоковольтные защитные диоды;
  • заказное оборудование.

Необходимо отметить, что в компании существует разделение по классу компонент силовой электроники — компания WESTCODE (часть IXYS) практикуется на изделиях большой мощности для систем индукционного нагрева, энергетики, транспорта, военной техники.

WESTCODE выпускает:

  • выпрямительные диоды на напряжения до 6 кВ, 3 кА;
  • резвые диоды до 6 кВ, 4 кА;
  • тиристоры, управляемые фазой, до 4,5 кВ, 6 кА;
  • резвые тиристоры: с распределенным затвором, запираемые тиристоры на напряжения до 6 кВ и токи до 4 кА;
  • GTO-тиристоры до 4,5 кВ и 2 кА;
  • импульсные тиристоры;
  • сборки press-pack IGBT в стандартных таблеточных корпусах для отказоустойчивых приложений (транспорт, энергетика и т. п.);
  • высоковольтные IGBT драйверы (до 5,2 кВ, 3 кА);
  • высоковольтные конденсаторы;
  • заказные модули и сборки, поставка готового оборудования.

Посреди выпускаемых IXYS дискретных компонент находятся изделия в изолированных корпусах: ISOPLUS220, ISOPLUS247, ISOPLUS i4-PAC (рис. 1). Это модификации стандартных промышленных корпусов с изолированным теплоотводом на базе керамики DCB/DAB (медь либо алюминий). Напряжение изоляции 2500 В, среднее термическое сопротивление «кристалл — корпус» порядка 0,3 K/Вт.

При использовании изолированных корпусов можно получить выигрыш в суммарном термическом сопротивлении до 2-3 раз, что не только лишь упрощает установка (можно укреплять конкретно на радиатор), да и наращивает надежность изделия (рис. 2).

IXYS – высочайшее качество и надежность компонент силовой электроники
Рис. 2. Внутренняя схема изолированного корпуса

Корпус i4-PAC является модификацией TO-264 с пятью выводами; в нем можно отыскать не только лишь дискретные элементы, да и разные сборки: «диод-транзистор», «транзистор-транзистор», выпрямительные мосты, тиристорные сборки и др. Для внедрения в авто электронике и для приложений с огромным током выпущен корпус ISOPLUS-DIL с раздельно стоящими сильноточными выводами и управляющими контактами (рис. 3).

IXYS – высочайшее качество и надежность компонент силовой электроники
Рис. 3. Корпус ISOPLUS-DIL

IXYS выпускает IGBT транзисторы и силовые модули:

  • NPT и NPT3 IGBT;
  • высоковольтные дискретные IGBT до 2500 В;
  • высокоскоростные дискретные IGBT (>40 кГц)
  • IGBT силовые модули различной конфигурации: CBI, Sixpack, H-bridge, phase leg, buck&boost чопперы и др.;
  • BIMOSFET-транзисторы для резонансных преобразователей;
  • RIGBT с защитой от оборотного тока.

Посреди выпускаемых IGBT силовых модулей имеются все главные конфигурации для построения инверторов на 1, 2 и 3 фазы, инверторов с выпрямителем, тормозным транзистором и др. Модули доступны в современных корпусах ECO-PAC1/2 и в ставшем стандартным для CBI1/2/3 Sixpack модульном выполнении.

Повышенное внимание уделено развитию новейшей технологии NPT3 IGBT — она является развитием обширно известной NPT-технологии, усовершенствованной по параметру «потери переключения» (в среднем на 20-25%). Посреди выпускаемых в текущее время IGBT можно отыскать как дискретные составляющие, так и модули с NPT3 IGBT кристаллами.

Сначала года были выпущены новые IGBT 6-pack модули спектра до 440 А, 1200 и 1700 В (рис. 4, табл. 1).

IXYS – высочайшее качество и надежность компонент силовой электроники
Рис. 4. Новые 6-раск модели IGBT
IXYS – высочайшее качество и надежность компонент силовой электроники
Таблица 1. Новые 6-раск IGBT-модули

Модули выполнены по технологии NPT3 на DCB-керамике с медным основанием и содержат 6 транзисторов конфигурации phase-leg. Три фазы могут быть применены раздельно или в параллельном включении. Разработка NPT3 позволяет уменьшить падение напряжения и утраты при переключениях. В качестве оборотных диодов использованы новые SONIC-диоды, что позволило поднять рабочую частоту до 20 кГц. Типовые приложения модулей: трехфазный электропривод, сварочная техника, источники вторичного электропитания, ветрогенераторы и др.

Для электротранспорта выпущены массивные модули NPT3 IGBT с расширенной областью неопасной работы (SOA) (рис. 5, табл. 2).

IXYS – высочайшее качество и надежность компонент силовой электроники
Рис. 5. Модули с расширенной областью неопасной работы SOA
IXYS – высочайшее качество и надежность компонент силовой электроники
Рис. 6. Модули IGBT

Компания IXYS предлагает для транспортных приложений изделия на подложке AlSiCa с усовершенствованными чертами термоциклирования с изоляцией на базе нитрида алюминия AlN. Изделия с медным основанием и подложкой из оксида алюминия планируются в дальнейшем.

На данный момент предлагается два варианта выполнения: с изоляцией 6 и 10,2 кВ (HV-версия). Все модули выполнены по технологии NPT3 и предлагают комбинацию низких утрат на переключениях с новыми границами области неопасной работы (SOA). В доказательство собственной репутации производителя компонент высочайшей надежности IXYS предлагает HP-модули для использования в жестких критериях эксплуатации: приложения с большой индуктивной нагрузкой, где за счет расширенной области неопасной работы может быть усовершенствована общая надежность системы.

Разработка NPT3 с усовершенствованными чертами переключения дает разработчику новые способности проектирования, понижая требования к величине dV/dt при выключении.

Особенного внимания заслуживают дискретные IGBT 1700 В, так как такая продукция не представлена так обширно у других производителей. При выборе IGBT нужно огромное внимание уделять встроенному оборотному диодику, а конкретно его быстродействию, характеристике переключения и току. У IXYS можно отыскать сборки с диодиком, оптимизированным для разных режимов: оборотный диодик, чопперы buck&boost, диодик для корректора коэффициента мощности, диодик с низкой емкостью для скоростных приложений, диодик с мягеньким переключением.

Транзисторы и силовые модули MOSFET в линейке IXYS представлены более обширно:

  • стандартные N-канальные MOSFET транзисторы;
  • высокоскоростные MOSFET семейства HiPerFET;
  • Q2 — семейство скоростных MOSFET с низким сопротивлением канала и зарядом затвора;
  • CoolMOS в изолированных корпусах с резвым оборотным диодиком (CoolMOS — торговая марка компании Infineon);
  • P-канальные MOSFET транзисторы;
  • радиочастотные MOSFET транзисторы (F-класс);
  • MOSFET с отрицательным напряжением закрытия (depletion mode);
  • низковольтные Trench MOSFET с ультранизким сопротивлением канала;
  • новое семейство PolarHT с низким сопротивлением канала;
  • MOSFET силовые модули главных и специализированных конфигураций.

Новое семейство Q2 стало результатом нового дизайна кристалла, позволившего понизить заряд переключения и емкость Миллера транзистора. Разработка двойной металлизации позволила значительно уменьшить сопротивление канала. Благодаря использованию скоростного встроенного диодика, новое семейство позволяет существенно понизить утраты при переключении и обеспечивает работу в мегагерцевом спектре.

Радиочастотные транзисторы F-класса делаются по патентованной технологии с двойной металлизацией и сопротивлением затвора наименее 0,01 Ом. Транзисторы имеют очень маленький заряд затвора, что позволяет их отлично использовать на больших частотах в плазменных генераторах, радиочастотных передатчиках, измерительной технике, высокочастотных источниках питания. Транзисторы доступны как в стандартных, так и в радиочастотном корпусе с низкой индуктивностью и обеспечивают работу на частотах до 175 МГц с линейной чертой.

Обширно представлены высоковольтные MOSFET транзисторы на 1000-1200 В, оптимизированные для разных режимов: высокоскоростные семейства Q2 и HiPerFET с резвым диодиком, стандартные N-канальные транзисторы в изолированных корпусах.

Семейство CoolMOS представлено диапазоном дискретных транзисторов на напряжения 600-800 В со интегрированным резвым диодиком. Основной недочет технологии CoolMOS- неспешный оборотный диодик, который накладывает ограничение на рабочую частоту. IXYS предлагает CoolMOS в изолированных корпусах со интегрированным резвым диодиком (IXKF40N60SCD1) для построения мостовых схем в различных источниках питания.

Драйверы управления представлены семействами драйверов нижнего ключа (IXD_4xx), полумостового драйвера IX6R11, полумостового чипсета IXBD4410/4411, микросхем однои трехфазных ШИМ-контроллеров (IXDP610, IXDP630), также высоковольтных токовых регуляторов.

Семейство IXD_4xx обеспечивает выходной ток 2-30 А и скорость переключения 25 нс на 1000 пФ. Есть высокочастотные драйверы радиочастотных транзисторов (DEIC420, IXDN415) со скоростью переключения 2 нс.

IX6R11 — полумостовой драйвер на 650 В, выходной ток 6 А и напряжение питания 35 В предназначен для управления полумостовыми схемами разных преобразователей. Микросхема работает в температурном спектре -55… +125 °С и имеет модификацию корпуса с низким термическим сопротивлением <0,65 K/Вт. Существует корпус, повыводно совместимый с IR2110.

IXBD4410/4411 — набор из микросхем нижнего и верхнего ключа соответственно на частоты до 200 кГц и переменное напряжение 575 В (рис. 7). Чипсет позволяет получить изоляцию верхнего и нижнего ключа 2500 В при помехозащищенности на уровне 50 В/нс и питании 10-25 В, отрицательное напряжение закрытия 5 В, выходной ток 2 А, защиту от превышения тока, защиту от перенапряжения верхнего и нижнего ключа и кросс-емкости. Для изоляции употребляется интерфейсный трансформатор в корпусе DIP-8 TX002-4400.

IXYS – высочайшее качество и надежность компонент силовой электроники
Рис. 7. Плата управления IGBT силовым модулем GDBD4410

IXYS выпускает платы для резвого освоения микросхем управления (EVDxxx) и производит готовые модули управления (к примеру, GDBD4410 для управления трехфазными IGBT-модулями серии MUBW).

Данное изделие является законченным решением для управления электроприводом: модуль MUBW содержит выпрямитель, тормозной транзистор и трехфазный инвертор, а плата управления обеспечивает все нужные уровни защиты и приспособленную разводку для получения хороших черт. Методики расчета управляющих схем с советами можно отыскать на веб-сайте www.ixys.com.

Семейство биполярных товаров представлено широким диапазоном диодов и тиристоров:

  • выпрямительные диоды и модули (диодные и тиристорно-диодные);
  • резвые и сверхбыстрые диоды семейства FRED и HiPerFRED;
  • диоды Шоттки (Si, GaAs, SiCa);
  • диодные модули с диодиками FRED и HiPerFRED;
  • модули специальной конфигурации: модули для корректоров коэффициента мощности, с общим анодом либо катодом и т. п.;
  • тиристоры и тиристорные модули малой и средней мощности;
  • модули AC-control (встречно-параллельное включение тиристоров);
  • тиристорно-диодные модули.

Интенсивно развивается семейство диодов на базе GaAs, для которых типично отсутствие температурной зависимости утрат переключения и наименьшая величина времени восстановления оборотного сопротивления (рис. 8).

IXYS – высочайшее качество и надежность компонент силовой электроники
Рис. 8. Черта переключения GaAs-диода

Области внедрения GaAs-диодов: DC-DCконверторы, корректоры коэффициента мощности, разные источники питания (рис. 9)

Данные диоды использованы в DC/DC-преобразователе Tyco/Electronics FW300A1-A, что позволило поднять частоту преобразования до 500 кГц на мощности 300 Вт при входном напряжении 36-75 В и выходном — 5 В. Частот-ный спектр GaAs-диодов — до 2 МГц. В на-стоящее время выпущены диоды до 300 В (и по-следовательно соединенные сборки на 600 В).

Сразу предлагаются диоды на ос-нове SiCa и диодные сборки для высокочас-тотных приложений в изолированных кор-пусах (FBS10-12SC).

Тиристоры и тиристорные модули обширно представлены как в виде дискретных изделий, так и в виде сборок различной конфигурации. Следует направить внимание на тиристоры в корпусе i-4 PAC, SOT-227 и двойные тирис-торные модули 19-500 А в стандартных про-мышленных корпусах (рис. 10).

IXYS – высочайшее качество и надежность компонент силовой электроники
Рис. 10. Тиристорные модели IXYS

Для приложений, требующих высочайшей на-дежности при большой мощности, выпущены IGBT сборки в таблеточном выполнении (рис. 11, табл. 3). Данные изделия нужны на транспорте, в энергетике, системах индукци-онного нагрева, физике и военной технике.

IXYS – высочайшее качество и надежность компонент силовой электроники
Рис. 11. Press-pack IGBT
IXYS – высочайшее качество и надежность компонент силовой электроники
Таблица 3. Модели press-pack IGBT

Pess-pack IGBT допускают двухстороннее ох-лаждение и конструктивно совместимы с ти-ристорами GTO, что позволяет создавать модернизацию силового оборудования с из-менением только схемы управления. Изделия созданы для эксплуатации в критериях жестких переключений в протяжении 20 лет, что недостижимо для IGBT-модулей стан-дартного выполнения.

IXYS – высочайшее качество и надежность компонент силовой электроники
Рис. 12. Драйвер управления C0030BG400

Для управления press-pack IGBT выпущен модуль управления C0030BG400 со следую-щими чертами (рис. 12):

  • выходной ток — 30 А;
  • изоляция — 10 кВ;
  • оптический интерфейс;
  • защита от недлинного замыкания.

Драйвер также может быть применен для управления IGBT силовыми модулями большой мощности.

В заключение отметим, что IXYS является общепризнанным производителем высококачественной силовой электроники и возникновение его про-дукции на русском рынке должно дать разработчикам способности получения ка-чественно новых черт проектируемых изделий.