Какие бывают типы силовых полупроводниковых модулей. Каковы их основные характеристики и особенности конструкции. Где применяются различные виды силовых модулей. Как выбрать подходящий силовой модуль для конкретной задачи.
Типы и классификация силовых полупроводниковых модулей
Силовые полупроводниковые модули являются ключевыми компонентами современной силовой электроники. Они широко применяются в преобразователях электрической энергии, системах электропривода, источниках бесперебойного питания и других устройствах.
По типу соединения силовые модули можно разделить на две основные категории:
- Модули с паяным соединением
- Модули с прижимным соединением
В данной статье мы сфокусируемся на модулях с паяным соединением как наиболее распространенном типе.
Основные характеристики силовых модулей с паяным соединением
Ключевые параметры таких модулей:
- Диапазон рабочих напряжений: от 55 В до 6500 В
- Диапазон рабочих токов: от 1 А до 3600 А
- Топологии: полумосты, шестипакеты, модули CIB (выпрямитель-инвертор-тормоз) и др.
Конструктивные особенности силовых модулей с паяным соединением
Существует несколько основных технологий изготовления силовых модулей с паяным соединением:
Технология Leadframe
Особенности данной технологии:
- Держатель IGBT-чипов и чипов драйвера выполнен в виде штампованной медной рамки
- Корпус модуля формируется заливкой эпоксидной смолой
- Для электрической изоляции радиатора рамка монтируется на изолированное алюминиевое или медное основание
- Типичные параметры: напряжение 600-1200 В, токи 1-30 А
Малогабаритные сильноточные модули
К данному типу относятся конструкции Easy от Infineon и SEMITOP от Semikron. Их особенности:
- Традиционная сборка и разводка чипов
- Многовыводная система подключения
- Внешние клеммы для простой интеграции с платой управления
- Возможность реализации различных схем соединения активных элементов внутри модуля
Стандартные силовые модули с паяным соединением
Стандартные силовые модули предназначены для реализации простых схемных конфигураций. Их основные особенности:
- Чипы напаиваются на массивную теплопроводящую пластину (обычно медную)
- Разводка от верхних контактных площадок чипов к контактам выполняется алюминием
- Внешние выводы припаиваются или привариваются
- Защита чипов осуществляется заливкой компаундом
- Внешний пластиковый корпус обеспечивает механическую прочность, но не герметичность
Высоковольтные силовые модули
Высоковольтные модули во многом повторяют конструкцию стандартных, но имеют ряд особенностей:
- Усиленная изоляция между силовыми цепями и корпусом
- Специальные материалы корпуса для работы на высоком напряжении
- Оптимизированная топология для снижения паразитных емкостей и индуктивностей
Модули повышенной надежности
Для применений с жесткими условиями эксплуатации разработаны специальные типы модулей:
Модули в квазигерметичном пластиковом корпусе
Их особенности:
- Конструктивно соответствуют традиционным модулям
- Упаковываются в специальный пластик, образующий плотную влагостойкую оболочку
- Повышенная устойчивость к воздействию окружающей среды
Модули в герметичных корпусах
Ключевые характеристики:
- Полностью герметичный металлостеклянный или металлокерамический корпус
- Максимальная защита от влаги и агрессивных сред
- Возможность работы в экстремальных условиях
Интеллектуальные силовые модули
Интеллектуальные силовые модули (IPM) представляют собой интегрированные решения, объединяющие силовые ключи и схемы управления. Их основные преимущества:
- Встроенный драйвер для управления силовыми ключами
- Интегрированные датчики тока и температуры
- Схемы защиты от перегрузки, короткого замыкания и перегрева
- Упрощение разработки конечных устройств
- Повышенная надежность за счет оптимизированной конструкции
Применение силовых полупроводниковых модулей
Силовые модули находят широкое применение в различных областях:
- Промышленные электроприводы
- Источники бесперебойного питания
- Сварочное оборудование
- Системы возобновляемой энергетики (солнечные инверторы, ветрогенераторы)
- Электротранспорт (электромобили, электропоезда)
- Бытовая техника (кондиционеры, стиральные машины)
Выбор силового модуля для конкретного применения
При выборе силового модуля необходимо учитывать следующие факторы:
- Требуемые электрические параметры (напряжение, ток, частота коммутации)
- Тепловые характеристики и способ охлаждения
- Условия эксплуатации (температура, влажность, вибрации)
- Требования по надежности и сроку службы
- Габаритные ограничения
- Стоимость и доступность
Перспективы развития силовых полупроводниковых модулей
Основные тенденции в развитии силовых модулей:
- Повышение рабочих напряжений и токов
- Улучшение тепловых характеристик
- Интеграция дополнительных функций (датчики, драйверы, защита)
- Применение новых полупроводниковых материалов (SiC, GaN)
- Совершенствование корпусирования и технологий сборки
- Оптимизация конструкции для снижения паразитных параметров
Силовые полупроводниковые модули продолжают активно развиваться, открывая новые возможности для создания высокоэффективных преобразователей энергии. Понимание особенностей различных типов модулей позволяет разработчикам выбирать оптимальные решения для конкретных применений.
КАТЕГОРИИ СХЕМ СПРАВОЧНИК ИНТЕРЕСНЫЕ СХЕМЫ |
Назад 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 … 201 Далее | САМЫЕ ПОПУЛЯРНЫЕ СХЕМЫ ТЕГИ |
Ссылки
Ссылки|
|
http://prottoss.com/index.htm http://easyelectronics.ru http://proavr.narod.ru http://www.eosystems.ro http://www.robolive.ru/ http://td4-robot.livejournal.com/ http://roboring.ru/ http://mad.tomsk.tw/index.php http://www.kazus.ru Alldatasheet ATMEL Altium Designer NASA Платан Чип-НН Если вам понравился данный ресурс, то вы можете свободно разместить кнопку на своём сайте. Обмен баннерами приветствуется.
Код кнопки:
| |||
| Конструкторско-технологическая лаборатория МАСТЕР-ПЛАТА | ||||
E-mail: master-plata(at)yandex. ru |
||||
Хостинг от uCoz
Использование компонентов из нержавеющей стали на печатных платах
Какой флюс следует использовать для пайки компонента из нержавеющей стали на печатную плату (печатную плату)? Мы получаем этот вопрос изрядно, и это хороший вопрос. Проблема, конечно, в нержавейке. Защитный слой быстро восстанавливается, чтобы избежать коррозии с течением времени, и этот барьер затрудняет правильное сцепление и смачивание припоя с поверхностью.
Но в чем же проблема? Ведь наверняка есть флюсы для пайки нержавейки. Например, наш № 71 (ссылка) отлично подходит для пайки нержавеющей стали, показывая отличные результаты даже с простыми эвтектическими припоями, такими как Sn9.6,5/Ag3,5 (олово-серебро) или Sn63/Pb37 (олово-свинец). Итак, у вас есть флюс № 71 для пайки нержавеющей стали. У вас есть компонент из нержавеющей стали и пустое место на печатной плате.
Так почему бы вам просто не использовать наш № 71, чтобы припаять компонент из нержавеющей стали к плате?
Ответ: можно, вроде как. Теоретически, вы можете использовать № 71 для пайки компонента из нержавеющей стали непосредственно на печатную плату, , но вы сильно рискуете испортить плату. Это связано с тем, что флюсы, достаточно активные для пайки нержавеющей стали, содержат коррозионно-активные соединения, такие как хлорид цинка и другие галогениды. Эти активаторы, оставленные на печатной плате в виде остатков коррозионного флюса, впоследствии вызывают всевозможные проблемы. Вопрос о том, можно ли смыть остатки флюса после пайки водой, не так важен, как вы думаете. Остатки имеют свойство блуждать там, где вы меньше всего хотите их видеть. И когда они содержат что-то столь же сильное, как хлорид цинка, вы напрашиваетесь на неприятности.
Итак, что вы делаете? Какой флюс следует использовать для пайки компонента из нержавеющей стали на печатной плате?
Есть несколько вариантов.
Опция 1 , описанная ниже, предлагает возможность припаивания компонента из нержавеющей стали непосредственно к печатной плате за один шаг. Вариант 2 , подробно описанный ниже, предлагает метод использования № 71, но таким образом, чтобы его сильные остатки не попадали на печатную плату.
Опция 1
Некоторые флюсы на основе активированной канифоли (классифицированные как тип RA), такие как наш № 100, могут успешно припаивать медь к нержавеющей стали. Спецификации для него можно найти на главной странице техпаспорта или внизу этого поста.
Имейте в виду две вещи при использовании нашего флюса № 100 RA для пайки нержавеющей стали с медью:
- Паять нержавеющую сталь не так просто, как пайку меди. Вам нужно будет нагреть нержавеющую сталь сильнее, чем медь. Это может включать в себя предварительный нагрев компонента из нержавеющей стали с помощью паяльника, чтобы довести его до идеальной температуры пайки.
- Флюсы на основе активированной канифоли, такие как № 100, являются НЕ No-Clean флюсами. Остатки флюса необходимо счистить растворителем, например, изопропиловым спиртом (99%) или уайт-спиритом. Хорошо счистите остатки, иначе активаторы из флюса могут впоследствии повредить печатную плату.
Если использование канифольного флюса № 100 типа RA не дает хороших результатов, вероятно, конкретная нержавеющая сталь в вашем компоненте не подходит для пайки. К счастью, есть второй вариант.
Вариант 2
Этот вариант включает предварительное лужение компонента из нержавеющей стали с использованием нашего флюса для пайки нержавеющей стали № 71 вместе с оловянно-свинцовым припоем (Sn63/Pb37) или бессвинцовым припоем, содержащим серебро. (например, Sn96.5/Ag3.5).
Фактически вы покрываете деталь из нержавеющей стали слоем олова, так что, когда придет время припаивать компонент из нержавеющей стали к печатной плате, вы больше не припаиваете поверхность из нержавеющей стали к печатной плате, а скорее вы припаиваете оловянную поверхность к плате.
(В этом процессе вы фактически припаиваете компонент из нержавеющей стали дважды: один раз, когда лужите его, и второй раз, когда вы припаиваете его к печатной плате.)
Это можно сделать двумя способами:
Первый способ предварительного лужения компонента из нержавеющей стали (метод припоя)
- Окуните компонент во флюс № 71.
- Опустите зафлюсованный компонент в ванночку с расплавленным припоем (Sn63/Pb37, Sn96,5/Ag3,5). Это покроет компонент из нержавеющей стали слоем присадочного сплава.
- Дайте луженому компоненту остыть, чтобы припой мог затвердеть.
- СМОЙТЕ ОСТАТКИ ФЛЮСА № 71 ВОДОЙ!
- Высушите компонент, чтобы на нем не осталось воды. Окончательная промывка изопропиловым спиртом (99%) ускорит процесс удаления воды, но не является обязательной.
- Теперь, используя флюс No-Clean, канифоль или органическую кислоту вместе с проволокой для припоя, или используя порошковую проволоку для припоя (типа канифоли, No-Clean или органической кислоты), вы можете просто припаять луженый компонент из нержавеющей стали к печатной плате. .)
.)ПРИМЕЧАНИЕ. Чтобы приобрести № 100, свяжитесь с нами.
Второй способ предварительного лужения компонента из нержавеющей стали (метод припоя)
- Окуните компонент во флюс № 71.
- С помощью паяльника или нагревательной плиты предварительно нагрейте компонент из нержавеющей стали.
- Продолжая нагревать компонент из нержавеющей стали, введите проволоку твердого припоя (Sn63/Pb37, Sn96,5/Ag3,5) в область, покрытую флюсом, на компоненте из нержавеющей стали. При необходимости добавьте больше флюса. (Примечание: вам, скорее всего, понадобится зажим или тиски, чтобы удерживать компонент, так как вам нужна одна рука, чтобы держать паяльник, а вторая — чтобы ввести провод.)
- Дайте луженому компоненту остыть, чтобы припой мог затвердеть.
- СМОЙТЕ ОСТАТКИ ФЛЮСА № 71 ВОДОЙ!
- Высушите компонент, чтобы на нем не осталось воды. Окончательная промывка изопропиловым спиртом (99%) ускорит процесс удаления воды, но не является обязательной.
- Теперь, используя флюс No-Clean, канифоль или органическую кислоту вместе с проволокой для припоя, или используя проволоку для припоя с флюсом (канифоль, No-Clean или тип органической кислоты), вы можете просто припаять луженый компонент из нержавеющей стали к печатная плата.)
ПРИМЕЧАНИЕ. Чтобы приобрести № 71, перейдите на сайт www.sra-solder.com.
Если у вас есть какие-либо вопросы об этих процессах или других приложениях Flux, свяжитесь с нами.
Технические паспорта для нашего № 100: TDS, SDS.
Технические паспорта для нашего № 71: TDS, SDS.
Силовые полупроводниковые модули с паяным соединением
Силовые полупроводниковые модули с паяным соединением охватывают диапазон напряжений от 55 В до 6500 В и ток от 1 А до 3600 А. Существуют практически все известные топологии, такие как полумосты, шестипакеты и даже модули CIB Converter — Inverter — Brake, в которых функции выпрямителя, инвертора и тормозного прерывателя объединены в одном корпусе.
Значительную долю модулей для пайки составляют интеллектуальные силовые модули со встроенным драйвером и датчиками температуры и тока. При таком большом ассортименте устройств для изготовления силовых модулей с пайкой используются различные технологии проектирования. Силовые модули, построенные по технологии Leadframe, широко используются в производстве дискретных устройств в пластиковом корпусе.
Держатель микросхем IGBT и микросхемы драйвера представляет собой штампованную медную полосу. Корпус модуля отлит путем заливки эпоксидной смолой, которая также служит защитой от воздействия окружающей среды. Чтобы обеспечить электрически изолированный радиатор, рама монтируется на изолированный алюминиевый или медный корпус, аналогичный базовой пластине, а затем заполняется. Типичные напряжения таких модулей 600-1200В, с токами от 1А до 30А.
Сильноточные малогабаритные модули для паяных соединений собраны в такой конструктивной конструкции, как Easy от Infineon или SEMITOP от Semikron.
Это очень похожие конструкции с традиционной сборкой и разводкой микросхем и многовыводной системой. Внешние клеммы облегчают интеграцию модуля с платой управления, а также позволяют реализовать разнообразные схемы подключения активных полупроводниковых элементов внутри модуля вплоть до полноценного блока питания с датчиками тока и температуры, а также интегрированный драйвер.
Стандартные силовые полупроводниковые модули с паяным соединением предназначены для реализации простых схемных конфигураций. Серия высоковольтных модулей по существу повторяет стандартную серию, но в их конструкцию вносятся некоторые изменения, необходимые для использования на более высоком напряжении.
Принципиальная конструктивно-технологическая концепция для всех типов силовых полупроводниковых модулей пайки одинакова, т. е. ДБЧ напаиваются на массивную и механически прочную теплопроводящую пластину (как правило, медную, но в последнее время интенсивно используются различные композиты) лет), которые, в свою очередь, спаяны с полупроводниковыми микросхемами.
Разводка от верхних контактных площадок микросхем к контактным площадкам платы осуществляется алюминием, внешние выводы припаиваются или привариваются. Защита чипов от воздействия внешней среды осуществляется заливкой компаунда, внешний пластиковый корпус механически прочен, но не герметичен.
Существуют модули с повышенной устойчивостью к воздействию окружающей среды, и их можно разделить на две группы. Во-первых, это модули в квазигерметичном пластиковом корпусе. По своему основному конструктивному и технологическому замыслу эти модули соответствуют традиционным типам паянных соединений. Однако такие модули упакованы в специальный пластик, образующий плотную, почти герметичную и устойчивую к влаге форму. Во-вторых, это модули в герметичных металлостеклянных или металлокерамических корпусах.
Узнайте больше о силовых полупроводниках в разделе Power Semiconductors моего блога Marketing Psycho. А если вас интересуют новости рынка силовых полупроводников, вы всегда можете подписаться на мои еженедельные обновления Power Semiconductors Weekly .
