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1三相超快恢复二极管整流桥开关模块.doc

1三相超快恢复二极管整流桥开关模块

平凡的程序员小强
2018-09-04 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《1三相超快恢复二极管整流桥开关模块doc》,可适用于工程科技领域

资料来源电子下载网下载时间::本文地址http:ujjcomtongxinyingyonghtml三相超快恢复二极管整流桥开关模块  引言  模块化结构提高了产品的密集性、安全性和可靠性同时也可降低装置的生产成本缩短新产品进入市场的周期提高企业的市场竞争力。由于电路的联线已在模块内部完成因此缩短了元器件之间的连线可实现优化布线和对称性结构的设计使装置线路的寄生电感和电容参数大大降低有利于实现装置的高频化。此外模块化结构与同容量分立器件结构相比还具有体积小、重量轻、结构紧凑、外接线简单、便于维护和安装等优点因而大大缩小了装置的何种降低装置的重量和成本且模块的主电极端子、控制端子和辅助端子与铜底板之间具有.kV以上有效值的绝缘耐压使之能与装置内各种模块共同安装在一个接地的散热器上有利于装置体积的进一步缩小简化装置的结构设计。  常州瑞华电力电子器件有限公司根据市场需求充分利用公司近二十年来专业生产各类电力半导体模块的工艺制造技术设计能力工艺和测试设备以及生产制造经验于年开发出了能满足VVVF变频器、高频逆变焊机、大功率开关电源、不停电电源、高频感应加热电源和伺服电机传动放大器所需的“三相整流二极管整流桥开关模块”(其型号为MDST)的基础上近期又开发出了“三相超快恢复分公司极管整流桥开关模块”(其型号为MFST)由于这种模块与采用~普通整流二极管相比具有反向恢复时间(trr)短反向恢复峰值电流(IRM)小和反向恢复电荷(Qrr)低的FRED因而使变频的噪音大大降低从而使变频器的EMI滤波电路内的电感和电容尺寸减小价格下降使变频器更易符合国内外抗电磁干扰(EMI)标准。  模块的结构及特点  FRED整流桥开关模块是由六个超快恢复二极管芯片和一个大功率高压晶闸管芯片按一定电路连成后共同封装在一个PPS(加有%玻璃纤维)外壳内制成模块内部的电联接方式如图所示。图中VD~VD为六个FRED芯片相互联成三相整流桥、晶闸管T串接在电桥的正输出端上。图示出了模块外形结构示意图现将图中的主要结构件的功能分述如下:    )铜基导热底板:其功能为陶瓷覆铜板(DBC基板)提供联结支撑和导热通道并作为整个模块的结构基础。因此它必须具有高导热性和易焊性。由于它要与DBC基板进行高温焊接又因它们之间热线性膨胀系数(铜为.×/℃DBC约不.×/℃)相差较大为此除需采用掺磷、镁的铜银合金外并在焊接前对铜底板要进行一定弧度的预弯这种存在s一定弧度的焊成品能在模块装置到散热器上时使它们之间有充分的接触从而降低模块的接触热阻保证模块的出力。  )DBC基板:它是在高温下将氧化铝(AlO)或氮化铝(AlN)基片与铜箔直接双面键合而成它具有优良的导热性、绝缘性和易焊性并有与硅材料较接近的热线性膨胀系数(硅为.×/℃DBC为.×/℃)因而可以与硅芯片直接焊接从而简化模块焊接工艺和降低热阻。同时DBC基板可按功率电路单元要求刻蚀出各式各样的图形以用作主电路端子和控制端子的焊接支架并将铜底板和电力半导体芯片相互电气绝缘使模块具有有效值为.kV以上的绝缘耐压。  )电力半导体芯片:超快恢复二极管(FRED)和晶闸管(SCR)芯片的PN结是玻璃钝化保护并在模块制作过程中再涂有RTV硅橡胶并灌封有弹性硅凝胶和环氧树脂这种多层保护使电力半导体器件芯片的性能稳定可靠。半导体芯片直接焊在DBC基板上而芯片正面都焊有经表面处理的钼片或直接用铝丝键合作为主电极的引出线而部分连线是通过DBC板的刻蚀图形来实现的。根据三相整流桥电路共阳和共阴的连接特点FRED芯片采用三片是正烧(即芯片正面是阴极、反面是阳极)和三片是反烧(即芯片正面是阳极、反面是阴极)并利用DBC基板的刻蚀图形使焊接简化。同时所有主电极的引出端子都焊在DBC基板上这样使连线减少模块可靠性提高。  )外壳:壳体采用抗压、抗拉和绝缘强度高以及热变温度高的并加有%玻璃纤维的聚苯硫醚(PPS)注塑型材料组成它能很好地解决与铜底板、主电极之间的热胀冷缩的匹配问题通过环氧树脂的浇注固化工艺或环氧板的间隔实现上下壳体的结构连接以达到较高的防护强度和气闭密封并为主电极引出提供支撑。  主要技术参数及应用  大功率高频开关器件(IGBT、功率MOSFET、IGCT等)已广泛用于VVVF、UPS、SMPS、逆变焊机、伺服电机传动放大器等具有直流环的逆变装置内。图和分别示出了VVVF变频器和高频逆变焊机的电原理图。    目前图中的VD~VD均采用普通整流二极管R为充电限流电阻K为接触器其作用是对充电限流电阻进行短接。由于高的开关频率以及VD~VD的反向恢复峰值电流高和反向恢复时间较长因而产生谐波并使电流、电压的波形严重畸变噪声很高用超快恢复二极管(FRED)替代普通整流二极管作为逆变器的输入整流器可使变频器的噪声降低到dB这主要是由于FRED的关断特性(低的反向恢复峰值电流和短的反向恢复时间)所决定。图给出了FRED导通和关断期间的电流波形图。   FRED的其主要反向关断特性参数为:反向恢复时trr=tatb(ta一少数载流子在存储时间tb一少数载流子复合时间)反向恢复峰值电流IRM反向恢复电荷Qrr=l/trr×IRM以及表示器件反向恢复曲线软度的软度因子S=tb/ta。而FRED的正向导通主要参数有:正向平均电流IF(AV)正向峰值电压UFM正向均方根电流IF(RMS)以及正向(不重复)浪涌电流IFSM。FRED的反向阴断特性参数为:反向重复峰值电压URRM和反向重复峰值电流IRRM。必须指出:反向恢复时间trr随着结温Tj的升高所加反向电压URRM的增高以及流过的正向电流IF(AV)的增大而增长而主要用来计算FRED的功耗和RC保护电路的反向恢复峰值电流IRM和反向恢复电荷Qrr亦随结温Tj的升高而增大。因此在选用由FRED组成的“三相FRED整流桥开关模块”时必须充分考虑这些参数的测试条件以便作必要的调整。这里值得提出的是:目前FRED的价格比普通整流二极管高但由于使用FRED使变频器的噪音大幅度降低(降低达dB)这将直接影响到变频器内EMI滤波电路的电容器和电感器的设计使它们的尺寸大大缩小和价格大幅度下降并使变频器更能符合EMI标准的要求。  此外在变频器中对充电限流电阻进行短接的开关目前一般都采用机械接触器但由于环境的影响特别是在湿度大或带粉尘的环境下往往会使触头损坏另外接触器接通和断开时产生电弧致使接触器寿命缩短而损坏从而严重影响变频器的稳定可靠工作。为了解决上述存在的问题常州瑞华电力电子器件有限公司采用FRED替代普通整流二极管采用晶闸管替代机械接触器制成如图所示的“三相FRED整流桥开关模块”这种模块用于变频器后能使变频器性能大大提高、体积缩小、重量减轻、工作稳定可靠。  本公司生产的“三相FRED整流桥开关模块”(型号为MFST)的主要参数见表。   结束语  年常州瑞华电力电子器件有限公司研发成功的“三相整流二极管整流桥开关模块”(型号为MDST)是由六个普通整流二极管和一个晶闸管组成其内部电连接原理图如图所示它已广泛用于VVVT、SMPS、UPS、逆变焊机以及伺服电机驱动放大器等具有直流环节的变频装置并已取得很大成效。用超快恢复二极管(FRED)替代普通整流管所构成的“三相FRED整流桥开关模块”(型号为MFST)亦可用于上述各种电压型变频器但可大幅度降低变频器噪音达dB这一效应将直接影响到变频器的EMI滤波电路内电容器和电感器的设计并使它们的尺寸大大缩小从而降低装置的成本和缩小装置的体积使变频器的性能提高工作稳定可靠使变频器更能满足国家EMI标准。而以晶闸管替代用以短路充电电阻的机械接触器使变频器的工作寿命延长工作更稳定更可靠。当前虽然FRED要比普通整流管更贵而且模块制作工艺亦将更复杂但综合考虑分析上述优点随着FRED芯片价格的进一步下降和模块制造工艺的进一步成熟和规模化生产这种“三相FRED整流桥开关模块”将获得飞快发展和广泛的应用。推荐阅读:(按住Ctrl鼠标左键点击标题可以打开详细内容)、IC检测方法、什么是遥感技术、什么是无线网址、制冷设备维修技巧、什么是色温、手机RF设计问答、微波简史、微波小知识、卫星导航知识、卫星与遥感技术

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