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2 Grundlagen
MiniSKiiP IPM sind mit einem Hochvolt-Treiber-IC in SOI- (Silicon on Isolation) Technologie ausgerüstet.
Ein zweistufiger „Level shifter“ ermöglicht neben der marktüblichen 600 V Baureihe auch
den Betrieb mit 1200 V-IGBT. Die IGBT können ohne weitere Isolation direkt mit Controller-Potential
angesteuert werden. „Abwärts Level shifter“ erlauben auch negatives Emitterpotential bis
–50 V, welches beim Schalten durch induktive Spannungsabfälle entstehen kann. Ohne diese
Zusatzfunktion kommt es bei IPM oft zu Störungen und Ausfällen.
Die Stromversorgung der Sekundärseite erfolgt mit Hilfe einer Bootstrap-Schaltung. Als Schutzfunktion
ist eine Unterspannungsüberwachung integriert. Die Messspannungen externer Shunts
im DC-Pfad können zur Überstromüberwachung vom Treiber ausgewertet werden.
Bild 2.6.9 MiniSKiiP IPM mit SOI-Treiber-IC direkt auf der DCB
2.7 Zuverlässigkeit
Zuverlässigkeit, d.h. die Einhaltung von betriebsrelevanten Eigenschaften über einen bestimmten
Zeitraum, ist für Leistungsmodule eines der wichtigsten Qualitätsmerkmale. Einerseits werden
Leistungsmodule im allgemeinen elektrisch und thermisch hoch ausgenutzt; andererseits kann ein
vorzeitiger Ausfall Gefährdungen, direkte und Folgeschäden und somit hohe Kosten verursachen.
Die Gewinnung von Aussagen zur Zuverlässigkeit ist aufgrund verhältnismäßig kleiner Stückzahlen,
oft extrem hoher Lebensdauerforderungen (10...30 Jahre) und komplexer Prüfanforderungen
vergleichsweise schwierig. Sie wird ermöglicht durch
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genaueste Kontrolle aller Einflüsse auf die Fertigungsprozesse
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Zuverlässigkeitstests mit möglichst praxisnahen Anforderungen zur Ermittlung typischer Fehlermechanismen
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Tests der Bauelemente im System unter Beobachtung wesentlicher Parameter
Im Zusammenhang mit Zuverlässigkeit wird häufig mit dem Schlagwort „Design for Reliability“
gearbeitet [42], was nichts anderes bedeutet, als dass bereits beim Entwurf einer leistungselektronischen
Baugruppe die Alterungserscheinungen der Komponenten (in dem Fall der Leistungshalbleiter)
mit berücksichtigt werden. Es ist genau soviel Sicherheit mit zu berücksichtigen,
dass die Maximalwerte der Komponenten zum Ende der prognostizierten Lebensdauer die Mindestanforderungen
der Baugruppe treffen. Dazu sind aber genaue Kenntnisse der Alterungserscheinungen
notwendig [43].
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