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通信电源 来源： 作者： 发表日期：2005-10-4
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Ralph Annacker，产品部经理
Thomas Grasshoff， 产品管理经理
赛米控（SEMIKRON）国际公司
结构紧凑、接口简单的 IGBT
模块是电子设计工程师在设计高性价比的拖动装置和电力电子组件时所热切期待的。赛米控（SEMIKRON）在其 新推出的 SEMiXTM 系列中，采用了一个既灵活又可以扩展的 IGBT 模块的新平台，充分诠释了客户的这些需求：宽广的功率范围、可选的多种接口、低成本的散热和简洁的机械设计。
宽广的功率范围
SEMiXTM系列的主要优势在于其宽广的功率范围。SEMiXTM可以提供三种安装尺寸： SEMiXTM2、SEMiXTM3 和 SEMiXTM4。 每个模块内部分别包括了 2 个、3 个或 4 个并联的半桥。在此基础上，该系列所有的模块都具有相同的宽度与不同的长度。因此，在宽广的功率范围内，单一的机械结构可以接纳不同长度的模块。
SEMiXTM外壳的特点
由于市场越来越倾向于结构紧凑的功率电子系统， IGBT 模块的外形尺寸也越来越小。因此， SEMiXTM主回路端子的高度设计为 17mm。 两个 AC 和 DC 端子分别位于模块的上下两侧，使变频器主回路的连接更为方便。
主回路端子的设计排列允许将驱动器置于模块的顶端。SEMiXTM的压盖还提供了一个附加的功能：由 PCB 板构成的压盖带有一个夹层，该夹层可以连接到模块的底板上，用以增强 对 EMI 的屏蔽作用。 另外，内置的栅极－发射极电阻可以保护栅极不被"悬空"。
图1：基础模块 SEMiXTM3
每个 SEMiXTM 模块包括一个具有 NTC 特性 (型号为 KG3B-35-5 )的集成温度传感器，用来监测模块的温度。 SEMiXTM还为顶部的 IGBT 留置了一个集电极传感端子。
SEMiX 的功率端子是直接焊接到 DCB 基片上的，从而最大限度地优化了功率端子的散热，并极大地降低了连线损耗，充分地发挥了沟槽式 IGBT 的优势。
SEMiXTM的功率等级和芯片技术
SEMiXTM包括 600V、1200V 和 1700V三个电压等级。在所有三个电压等级中，IGBT 沟槽式技术与高电流密度的 CAL-HD 二极管相结合。而在 1200V 的电压等级中，还采用了软穿透式 (SPT) IGBT 和 CAL 二极管的组合，特别用于开关频率较高时。
图2: 六单元与展开的三个半桥的热仿真
图 2 给出了适用于各等级典型电机的 1200V SEMiXTM沟槽式 IGBT 模块的一览表，其中假定电机的过载系数为 150% 以及变频器的效率为 90%。
高效率的散热： 六单元与半桥封装
在功率电子线路中最常用的电路是三相逆变桥。SEMIKRON为这类电路结构提供了六单元封装和三个半桥封装。
高端或低端的制动斩波器具有和半桥相同的封装形式，从而简化了变频器的机械结构。
可选择采用集成的六单元或分立的三个半桥来构成一个三相逆变器，是 SEMiX 平台理念独一无二的特点。
图3：SEMiXTM模块 1200V 沟槽式 IGBT 适用的电机功率等级
图 3 显示了安装在散热器上的两种功率模块解决方案的热仿真。计算条件是： 300mm 宽 WEBRA P16 型散热片、环境温度 40℃、强制风冷81.5 l/s、最大结温 125℃。
当半桥 IGBT 模块的相互间隔为 42mm 时，与六单元模块相比较，其对环境的热阻降低约 20%。这一热阻降低的现象可以被用来提高输出电流（因为焊接的主回路端子不再成为限制电流的因素），或者被用来减小散热成本（散热器、风扇），或者利用结温降低了 10℃的事实，使功率循环的次数加倍。
驱动器接口的选项
目前市场上的 IGBT 模块为驱动器提供了标准的可焊接或即插式接口。 接口的端子定义主要由模块的内部结构来决定，并不一定与变频器设计所需的最佳排列相吻合。在 SEMiX 平台中，赛米控将提供灵活的输出接口，用以解决模块设计和变频器设计相互间的冲突。
该接口共有三个选项：
1. 焊接 / 即插式接口
2. 为客户定做的卡接式接口
3. 优化过的赛米控IGBT 驱动器
结论：
SEMiXTM是赛米控推出的性价比好、可扩展、灵活的IGBT 模块新技术，它极具成为市场的又一典范产品的潜力。 SEMiX 系列集成了当今 IGBT 和续流二极管最前沿的芯片技术。
模块的机械外型使变频器在宽广的电流和电压范围内（190 A~1000 A ；600V, 1200V, 1700V）设计更紧凑、性价比更优良。
SEMiXTM模块提供多种驱动器接口，并集成了如下基本功能如：温度传感器、EMI 屏蔽、ESD 保护等。
摘自 赛迪网
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