Peringkat IGBT, saya tidak mengerti bagaimana ini mungkin

Saya menemukan IXGX400N30A3 di Digikey. Datasheet mengatakan perangkat ini berperingkat 400A @ 25C, 1200A @ 25C untuk 1ms, dengan nilai tegangan 300V dan PD 1000W.

Betulkah? Paket TO-264 ini dapat mengontrol arus 400A saat ini sepanjang hari? Saya dapat menyingkat tukang las TIG saya dengan itu dalam mode DC? Bagaimana lead itu membawa arus 400A?

Perangkat itu memiliki resistansi termal yang sangat rendah dari persimpangan ke , = 0,125 ºC / W (maks), yang berarti, untuk setiap watt menghilang, persimpangan hanya akan 0,125 ºC (maks) di atas suhu kasing. Jadi, misalnya, untuk I_C = 300 A, V_ {GE} = 15 V, dan T_J = 125 ºC (lihat Gambar. 2) V_ {CE} hanya akan menjadi sekitar 1,55 V. Itu adalah kekuatan P = 300 · 1,55 = 465 W sedang dihilangkan (ya, lebih dari beberapa pemanas listrik). Jadi, persimpangan akan menjadi 465 · 0,125 = 58,125 ºC (maks) di atas suhu selubung, yang merupakan diferensial yang sangat rendah, untuk disipasi masif tersebut. I C V G E T J V C $R_{thJC}$$I_C$$V_{GE}$$T_J$$V_{CE}$

Namun, agar suhu persimpangan tidak melebihi batas (150 ºC), hambatan termal dari case ke ambient, , yang tergantung pada heat sink yang digunakan, juga harus sangat rendah, karena jika suhu case akan naik jauh di atas suhu lingkungan (dan suhu persimpangan selalu di atasnya). Dengan kata lain, Anda memerlukan pendingin yang sangat baik (dengan sangat rendah ), untuk dapat menjalankan makhluk ini pada 300 A. R t $R_{thCA}$$R_{th}$

Persamaan termal adalah:

dengan

P D R t h J C R t h C A T $T_J$ : Persimpangan suhu [ºC]. Harus <150 ºC, menurut lembar data. : daya [W]. : termal dari persimpangan ke huruf [ºC / W]. Ini adalah 0,125 ºC / W (maks), menurut lembar data. : panas dari case ke ambient [ºC / W]. Ini tergantung pada pendingin yang digunakan. : Suhu sekitar [ºC].
$P_D$
$R_{thJC}$
$R_{thCA}$
$T_A$

Misalnya, pada suhu sekitar 60 ºC, jika Anda ingin menghilangkan 465 W, maka heat sink harus sedemikian rupa sehingga paling banyak 0,069 ºC / W, yang menyiratkan permukaan yang sangat besar bersentuhan dengan udara. , dan / atau pendinginan paksa.$R_{thCA}$

Sejauh terminal, dimensi perkiraan bagian tertipisnya adalah (L-L1) · b1 · c. Jika mereka terbuat dari tembaga (hanya perkiraan), hambatan masing-masing adalah:

$R_{min}$ = 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$

Pada = 300 A, masing-masing dari mereka akan menghilang antara 13,6 dan 30,5 W (!). Itu banyak. Dua kali lipat (untuk C dan E) bisa setinggi 13% dari 465 W yang dihamburkan (dalam contoh ini) di IGBT itu sendiri. Tapi, biasanya, Anda akan menyoldernya sehingga bagian yang tipis lebih pendek dari (L-L1).$I_C$

$T_C$$T_C$$V_{CE(sat)}$

Sejauh sadapan yang membawa arus itu, gambar berdimensi mengatakan bahwa mereka setidaknya memiliki lebar 2,21 mm dan tebal 0,43 mm. Itu adalah luas penampang sekitar 1 mm persegi, setara dengan kawat 17-gauge. Grafik referensi saya mengatakan bahwa 100A akan menyebabkan segmen panjang dari ketebalan (melingkar, tidak berinsulasi) kawat meleleh dalam 30 detik. Tentu saja, lead ini tidak akan menjadi segmen yang panjang, mereka akan terhubung ke pesawat tembaga heat-sinked. Tapi meski begitu, itu mendorongnya cukup erat.

Apa yang telah Anda pelajari dari analisis ini? Jangan percaya halaman pertama lembar data! Anda juga dapat dengan senang hati mengabaikan tabel yang bertanda "Absolute Maximum". Anda tidak dijamin perangkat fungsional atau desain yang dapat diterapkan jika Anda pengadilan angka-angka ini. Profesor saya selalu mengatakan bahwa halaman-halaman ini disusun oleh departemen pemasaran, bukan departemen teknik. Dalam hal ini, tabel tempat Anda mendapatkan nomor itu ditandai "Peringkat Maksimum". Jangan rancang perangkat Anda agar berfungsi di dekat angka-angka ini. Sebagai gantinya, gulir ke bawah ke grafik karakteristik dan parameter operasi standar (yang terakhir tidak ada dalam lembar data ini, tetapi akan ada di yang lain) dan desain berdasarkan itu. Tentukan berapa banyak arus PCB atau kabel Anda dapat tangani, dan berapa banyak kapasitas heatsink yang dapat Anda tambahkan,

Anda menyebutkan bahwa Anda berada di Digikey; Saya menduga Anda salah belok dan pergi mencari bagian arus tinggi di grup 'Produk Semikonduktor Diskrit', bagian IGBTS - tunggal . Bagian ini untuk komponen yang dipasang PCB. Realitas pembuatan PCB (solder, ketebalan tembaga, heatsinking) akan membatasi nilai praktis yang dapat dicapai di sini. Jika Anda ingin mendapatkan barang dengan arus sangat tinggi, buka 'Modul Semikonduktor', di situlah bagian yang terpasang di sasis yang terhubung ke kabel tebal berada. Bagian IGBT di sana memiliki komponen seperti binatang ini , ditunjukkan dengan pensil untuk skala (dipinjam dari Wikipedia):

Perangkat itu sebenarnya dapat menangani 3300 dan 1200 A; itu 190 x 140mm daripada perangkat PCB-mount kecil. Ada banyak perangkat yang lebih kecil dan lebih masuk akal juga tersedia.

Jawaban singkat: Anda tidak melakukan keduanya 400A dan 300V secara bersamaan, setidaknya tidak untuk waktu yang lama.

Perangkat melewati hampir tidak ada arus saat dalam keadaan off, dan menghabiskan daya yang sangat sedikit saat mati. Perangkat mengeluarkan sangat sedikit voltase saat melakukan dalam kondisi hidup, dan karenanya menghilangkan jumlah panas yang terkendali dalam kondisi itu.

Luka bakar besar datang ketika mengubah antara kedua kondisi. Mungkin case terburuk menyala dengan beban seperti motor besar; arus deras untuk memutar motor dapat bertahan dalam sepersekian detik, di mana banyak panas dapat dikembangkan.

Karena Anda melihat sesuatu; dan Anda berkata, "Mengapa?" Tetapi B. Jayant Baliga memimpikan hal-hal yang tidak pernah ada; dan berkata, 'Kenapa tidak?' "

Tapi serius, timah memiliki resistansi yang sangat rendah, sehingga tidak menghasilkan banyak panas. Saya pikir ada banyak bagian bjt secara paralel di perangkat yang sebenarnya untuk mendapatkan resistansi turun sangat rendah juga.