Sistemul de control al temperaturii
Dezvoltatorii și proprietar de sistem sunt introducerea cererilor tot mai mari cu privire la densitatea de putere și fiabilitate. Producătorii de module tiristoare și diode tiristori, trebuie să rezolve o problemă foarte controversată a „ieftinirea produsului în timp ce creșterea proprietăților de consum.“
La alegerea tipului de tiristor sau modul tiristor diodnonogo pentru condiții de funcționare specifice, în general, să ia în considerare următorii factori:
- tensiune de intrare și limitează schimbarea acestuia;
- încărcați coeficient curent de suprasarcină și lungimea în condiții de răcire date;
- Zona de performanță admisă (zona de operare în condiții de siguranță).
Valoarea maximă admisibilă limită de stres, curentul de vârf și temperatura de joncțiune, în caietul de sarcini nu trebuie depășită, în orice condiții de funcționare, inclusiv reîncărcarea.
Prin urmare, în rezumat de referință / Cataloage (numite de bunăstare scurt-Forms) producătorii privoyadt mai des decât nu cei doi parametri
(Curent / tensiune, dar încă nu știu ce) și de bază (cu notatia):
VDRM -Povtoryayuscheesya impuls (vârf) de deconectare tensiune
VRRM -Povtoryayuscheesya impuls (vârf) tensiune inversă
ITRMS - Valoarea curentă a curentului alternativ în stare deschisă
ITAV - mediu de curent alternativ în stare deschisă
Tc - temperatura carcasei
ITSM - Curentul de anclanșare în starea deschis (curent de vârf)
RTcont - rezistența ohmică reziduală
VT (TO) - Căderea de tensiune înainte în starea deschisă
TVJ - temperatura efectivă p-n tranziție
Rth (j-c) - Teplovoe rezistența la p-n joncțiune la caz
Același lucru se aplică la influențele mecanice și climatice, parametrii de izolare stabilite în fișa cu date originale,
precum și cerințele stabilite în instalație (de exemplu, compuși de cuplu mecanic [1]).
Problema modernizării modulelor tiristoare și diode tiristori standard, este că, caracteristici electrice și termice îmbunătățite nu ar trebui să schimbe dimensiunea caz precum și o metodă de fixare și module de conectare. Înlocuirea dispozitivelor electrice învechite la noua obligația de a avea loc fără nici o interferență în construcție. Aceasta se referă în primul rând la astfel de componente comune și populare, cum ar fi modulele tiristor și diode tiristori izolate electric, buyout programul de producție sunt numite SEMIKRON / cm. Pe un link / SEMIPACK (Fig. 1) (SKKT, SKKH, SKMT, SKKL).
Fig. 1 module de proiectare a 5 / a / și al 6 / b / generații
Una dintre cele mai inovatoare soluții care sunt încorporate în SEMIPACK generația a 6, arc de oțel care leagă bornele de control cu bare colectoare de curent purtătoare de DBC-substrat (Fig. 1b). Fiabilitatea și stabilitatea parametrilor contactelor elastice în timpul funcționării Confirmați ambele lor proprii de cercetare / set inclusiv statistici eșec / proiectare module SEMIKRON, și experți externi. [3]
Principala diferență între construcția generației 5 și 6 module cu tiristoare și diode tiristori este o reducere serioasă a numărului de straturi intermediare. Aceste modificări sunt prezentate în Fig. 2, care arată că noile componente au dispărut plăci de molibden de tranziție și un strat subțire de cupru off izolatoare DBC substrat. cristale de siliciu sunt montate direct pe baza ceramică, reducând astfel rezistența termică și crește densitatea curentului admisibil.
Numărul Fig.2 de straturi intermediare ale modulelor 5 și 6 generații lea
Modificarea structurii interne a generațiilor vechi și noi este prezentată în Fig. 3, care arată o schimbare vizibilă în mod clar a formei de contacte electrice. convertoare de putere cu siguranta aprecia reparatori faptul că, în ciuda numeroaselor îmbunătățiri, noile module SEMIPACK 6 este pe deplin compatibil cu modulele tiristor și diode tiristorrnymi seriile anterioare, și dimensiunile, precum și o metodă pentru conectarea pini de alimentare și de semnal.
Fig. 3 Conectarea bornele de alimentare și de semnal ale tiristori și module de diode tiristori
este foarte important pentru dezvoltatori și utilizatori, deoarece aceasta înseamnă că trecerea la o nouă generație va fi făcută fără nici o schimbare în proiectarea barelor de distribuție capacitate de a transporta, răcitoare pprofiley, bucle de semnal, și așa mai departe. d. Domeniul de tensiune de operare, curenți și puteri, care pot face și module de lucru, tiristoare și diode tiristori SEMIPACK SEMIKRON, este prezentat în Figura 4
Fig. 4 SEMIPACK modulele de linie 6 și intervalele de operare curent
Cum să se ocupe cu tiristoare standard de căldură și module diodă-tiristor
conexiunilor lipite sunt menționate ca un motiv pentru cei mai semnificativi factori [2], determină durata de viață a switch-uri de putere într-o schimbare
încărcare. Dacă luăm modul de tip 5-a generație SEMIPACK (acest lucru se aplică tuturor tipurilor SKKT, SKKH, SKMT, SKKL), ea
în timpul vieții capabil să reziste la nu mai mult de 10 mii. thermocycles cu schimbări de temperatură ΔTj = 100 K. Cauza principală a eșecului în acest caz este distrugerea soldered lent comun. Oboseala procesele de operare tind să se acumuleze, ceea ce duce la o creștere a rezistenței la Rth stratului de lipire termică, supraîncălzirea locală a cristalelor și eșecul ulterior al componentei.
Valoarea Rth (j-c) (rezistența la „cristal - Corpus“) este un parametru integral definește temperatura de supraîncălzire a cip în raport cu puterea de ieșire carcasă 1 watt în exterior, și cel mai semnificativ prezintă proprietățile termice ale întregii structuri. Reducerea numărului de straturi a dus la o reducere mai mare de 30% din valoarea acestui parametru în „cazul eșecului“ al modulelor tiristoare și diode tiristori generația a 6 SEMIPACK.
La mijlocul anilor '70 ai secolului trecut SEMIKRON a propus un concept inovator MOSFET izolat, a cărei esență. cale separată a fluxului electric al fluxului de căldură (Fig. 5).
Fig. 5 coeficienți de dilatare și a fluxurilor de căldură
Modul Izolarea este format din materiale diferite, având caracteristici diferite termomecanice: cipuri semiconductoare, conductoare de cupru și aluminiu, plăci ceramice. componente metalice și membri izolatoare având valori diferite ale coeficienților de dilatare termică CTE (sau CTE - coeficient de dilatare termică), rigid interconectate. Consecința este întotdeauna oscilații de temperatură disponibile cip inițiate abateri și fluctuațiile curentului de sarcină, este generarea de stres termomecanice pe vohdeystvuyuschih straturi integral conectate. În tabelul prezentat în Fig. 5 prezintă valorile de bază CTE
materiale de modul. Cu gradient crescător și înseamnă cicluri de temperatură crește probabilitatea de defectare prematură a acestora. Valoarea absolută a rezistenței mecanice a structurii rezultată este proporțională cu diferența în CTE, amploarea zonei de contact și temperatură diferențială AT.
Disiparea căldurii de la componentele semiconductoare de putere prin intermediul unor radiatoare (profile de răcire) având o suprafață cu nervuri. Ca o regulă,
acestea sunt realizate din aluminiu sau (în cazuri rare) și aliaje de cupru. Utilizarea de coaste poate mări suprafața de răcire și de a îmbunătăți radiație termică și convecție, Streamline fluxul de căldură și de a reduce rezistența termică.
sisteme de eliminare a căldurii eficiente în putere medie și înaltă folosind doar forțat reale de răcire, aer sau lichid. Volumul de aer suficient pompat este determinat prin modelare termică și experimental / exemplu. - metoda calorimetrică / și reduce rezistența termică Rth (s-a) 30-90%, făcându-l malozavisimym de disipare de putere.
În mod firesc, construcția modulului trebuie să fie proiectate astfel încât să se prevină un impact negativ asupra duratei de viață a ciclurilor termice. Principalele căi de rezolvare a acestei probleme în legătură cu modulele tiristoare și diode tiristori standard, este respingerea ultimă a îmbinărilor prin lipire și utilizarea mai multor aliaje de lipit plastic.
Utilizarea contactelor cu arcuri terminale de semnal, de asemenea, îmbunătățește rezistența la cicluri termice de switch-uri de putere. O astfel de metodă de conectare (Fig. 1b), promovând simplificarea și ieftinirea procesului de asamblare poate fi utilizat într-o gamă largă de putere și tipuri de module carcase.
Transformarea substanțială a structurii interioare a modulului diodă-tiristor SEMIPACK 6 va îmbunătăți în mod semnificativ caracteristicile sale electrice. O persoană de specialitate cunoscut faptul că reducerea magnitudinii rezistenței termice poate crește cheia curent de operare. Crește densitatea curentului posibil, mai presus de toate, prin utilizarea de cipuri cu aranjament supapă înclinată, care dau naștere la suprafața efectivă în comparație cu cristalele convenționale, având un obturator central. Rezultatul tuturor măsurilor a fost o creștere de mai mult de 10% din capacitatea de încărcare a noilor module tiristoare sau diode tiristori, cu toate acestea, suprafața totală utilizabilă a cip rămâne neschimbat.
De asemenea, parametru important care permite deși în mod indirect, dar estimare destul de fiabilă a fiabilității comutatorului de alimentare este amplitudinea maximă admisibilă supracurent I TSM, care, pentru a 6-a generație de componente nu sa schimbat în raport cu a 5-a generație. Acest parametru este definit ca valoarea de vârf cu o durată unică semisinusoidal impuls de curent de 10 ms sau 8.3 ms (pentru rețele de 50 sau 60 Hz) / edakogo „clopot“ / care este capabil de a sări modulul tiristor sau diodă-tiristor, în timp ce restul funcțional.
SEMIKRON toate produsele, inclusiv module de diode tiristori, speciale trece teste de calificare [5]:
literatură
Kiev, pr.Peremogi 56, of.335