本文的关键要点
・各种项目的绝对最大额定值都是绝对不能超过的值。
・IGBT IPM绝对最大额定值的解释基本上与半导体器件相同。
・由于绝对最大额定值不是保证产品工作和特性的值,因此设计通常基于推荐工作条件和电气特性项目中的规格值进行。
在上一篇文章中,我们以实际的IGBT IPM为例,简要介绍了其规格和功能。在本文中,将介绍IGBT IPM的绝对最大额定值。与上一篇一样,我们将使用ROHM的第3代IGBT IPM“BM6337xS-xx/BM6357x-xx系列”作为IGBT IPM的示例。
首先,为了便于理解后续内容,我们先来了解一下绝对最大额定值的含义。如果对绝对最大额定值含义的理解不够充分,可能会导致严重的事故,因此无论是设计者还是使用者,都需要对其准确理解和严谨应用。在这里,我们讲的是IGBT IPM的绝对最大额定值,但基本上其定义也适用于其他半导体器件。
关于半导体元器件的绝对最大额定值的术语定义,原则上遵循“JIS C 7032 晶体管通则”。绝对最大额定值的定义是“即使一瞬间也不可超过的极限值,是不允许任何两个项目同时达到的极限值”。这可以解释为“绝对不能超过绝对最大额定值中的任何项目的值”。也即是说,绝对最大额定值没有容差(容许范围)。
下面表格中汇总了IGBT IPM的BM63374S-VA绝对最大额定值项目及其解释说明。希望大家能够通过这个表格中的内容理解各个项目的含义和作用。表格中出现了一些引脚名称等称呼,请参照链接中的技术规格书来了解。
当然,在设计中需要确保不超过绝对最大额定值。如果貌似要超过绝对最大额定值,在设计规格无法变更的情况下,可以考虑满足设计规格要求的IGBT IPM。
逆变器相关 绝对最大额定值
项目 | 符号 | 额定值 | 含义和说明 | |
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电源电压 | VP | 450V | 在没有开关工作的状态下,可在P-NU、NV、NW引脚之间施加的最大直流电压。 如果要超过该电压,就需要增加限制电路。 |
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电源电压(浪涌) | VP(surge) | 500V | 在开关工作状态下,P-NU、NV、NW之间产生的最大浪涌电压。 如果要超过该电压,就需要减小母线电感或使用缓冲电路。 |
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集电极-发射极之间的电压 | VCES | 600V | 可在内置IGBT的C-E之间施加的最大电压。 | |
集电极电流 | 直流 | IC | ±15A | TC=25℃时的最大连续直流集电极电流。 |
峰值 | ICP | ±45A | TC=25℃时的最大脉冲集电极电流(1ms以下)。 | |
结温 | Tjmax | 150℃ | 内置功率芯片的最高瞬时结温为150℃(@TC=100℃以下), 不过为了安全运行,建议平均结温在125℃以下(@TC=100℃以下)。 Tj=150℃时,功率芯片不会立即损坏,但其功率循环寿命会减少。 |
控制相关 绝对最大额定值
项目 | 符号 | 额定值 | 含义和说明 |
---|---|---|---|
控制电源电压 | VCC | 20V | 可在HVIC的HVCC-GND引脚之间和 LVIC的LVCC-GND引脚之间施加的最大直流电压。 |
浮动控制电源电压 | VBS | 20V | 作为高边IGBT驱动电源电压,可在VBU-U、 VBV-V、VBW-W引脚之间施加的最大直流电压。 |
控制输入电压 | VIN | -0.5V~VCC+0.5V | 可在HINX-GND引脚之间和LINX-GND引脚之间施加的电压。(X=U, V, W) |
错误输出施加电压 | VFO | -0.5V~VCC+0.5V | 可在FO-GND引脚之间施加的电压。 |
错误输出电流 | IFO | 1mA | 在FO-GND引脚之间流动的灌电流。 |
电流检测输入电压 | VCIN | -0.5V~+7.0V | 可在CIN-GND引脚之间施加的电压。 |
温度输出引脚电压 | VOT | -0.5V~+7.0V | 可在VOT-GND引脚之间施加的电压。 |
自举二极管相关 绝对最大额定值
项目 | 符号 | 额定值 | 含义和说明 |
---|---|---|---|
反向电压 | VRB | 600V | 可对内置自举二极管施加的最大电压。 |
结温 | TjmaxD | 150℃ | 内置功率芯片的最高瞬时结温为150℃(@TC=100℃以下), 不过为了安全运行,建议平均结温在125℃以下(@TC=100℃以下)。 |
系统整体 绝对最大额定值
项目 | 符号 | 额定值 | 含义和说明 |
---|---|---|---|
电源电压自我保护范围(短路) | VP(PROT) | 400V | 在VCC=13.5V~16.5V、2µs以内、非反复条件下, 当IGBT处于短路或过电流状态时,利用保护功能安全关断IGBT时所需的最大电源电压。 |
模块工作温度 | TC | -25℃~+115℃ | 在功率芯片正下方的TC测量点,通过在散热器上加工凹槽等措施, 用热电偶测量得到的值。*参见下图中的“TC测量点”。 |
绝缘耐压 | Viso | 1500Vrms | 散热面的陶瓷表面与所有引脚(短路)之间的绝缘耐压。 当使用平面型散热器时,考虑到散热器与引脚之间存在放电的可能性,绝缘耐压为1500Vrms。 当使用如下图右侧所示凸形散热器并加宽散热器与引脚之间的距离时(建议2.5mm以上), 绝缘耐压满足2500Vrms。产品已在使用凸形散热器的条件下、以绝缘耐压2500Vrms取得UL认证。 |
<TC测量点>
前面已经对绝对最大额定值做了介绍,但绝对最大额定值只是额定值,表明IGBT IPM可以承受该值范围内的部分,但并不是保证正常运行的值。技术规格书中提供的“推荐工作条件”和“电气特性”项目中的“规格值”是保证正常工作和特性的值。在考虑使用条件时,需要将绝对最大额定值与这些值进行比较加以考虑。