Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

5 Applikationshinweise für IGBT- und MOSFET-Module
5 Applikationshinweise für IGBT- und MOSFET-Module
5.1 Auswahl von IGBT- und MOSFET-Modulen
In den folgenden Abschnitten werden ausgewählte Fragen behandelt, deren Beantwortung für
eine erfolgreiche Auswahl von Leistungsmodulen mit IGBT oder MOSFET notwendig ist. Entsprechende
Hinweise für Dioden und Thyristoren sind bereits in Kap. 4.1 und 4.2 enthalten. Die
Auswahl der Leistungsmodule für eine konkrete Anwendung muss unter Berücksichtigung ihrer
--
Spannungsbelastbarkeit
--
Strombelastbarkeit von Transistoren und Freilaufdioden unter den realisierbaren Kühlbedingungen
und in Zusammenhang mit der Schaltfrequenz
--
durch Normen vorgegebene Anforderungen an die Isolation zwischen Modulboden und Anschlüssen
sowie (wenn vorhanden) modulinternen Sensoren (Strom, Spannung, Temperatur),
in allen stationären und kurzzeitigen Betriebsfällen (z.B. Überlast) betrachtet werden. In keinem
statischen oder dynamischen Fall darf die Beanspruchung dazu führen, dass die in den Datenblättern
aufgeführten Grenzwerte für Sperrspannung, Spitzenstrom, Chiptemperatur und höchstzulässigen
Arbeitspunktverlauf (vgl. Kap. 3.3.4 „SOA“) überschritten werden. Gleiches gilt für die
Grenzen des Modulgehäuses (z.B. Isolationsspannung, Schwingungsfestigkeit, Klimabeständigkeit,
Montagevorschriften). Im Interesse hoher Zuverlässigkeit und ausreichender Lebensdauer
muss die Auslastung der Module auch der vorgesehenen Anzahl von Schaltspielen Rechnung
tragen, bei denen nennenswerte Temperaturwechsel auftreten (vgl. Kap. 5.2 und 2.7).
Wie bereits in den vorigen Abschnitten ausgeführt, verändern sich viele Eigenschaften der Leistungsmodule
mit steigender Temperatur. Des Weiteren wird eine Dimensionierung für „normale
Betriebsfälle“ nicht von der thermischen Auslastung der Halbleiter bis zum Grenzwert T j(max)
ausgehen, um eine Marge für Überlastfälle zu behalten und um auf die in den Datenblättern für
T j(max)
- 25 K zugesicherten statischen und dynamischen Kennwerte zurückgreifen zu können.
5.1.1 Betriebsspannung
5.1.1.1 Sperrspannung
Da der überwiegende Anteil der Leistungsmodule an einem Gleichspannungszwischenkreis arbeitet,
der über ein- oder dreiphasige Gleichrichterbrücken aus einem Wechselspannungsnetz
gespeist wird, sind die Sperrspannungen der IGBT- und MOSFET-Module für universellen Einsatz
(z.B. 600 V, 1200 V, 1700 V) auf gebräuchliche Netzspannungsebenen abgestimmt.
Im ersten Auswahlschritt wird deshalb zunächst aus Netzspannung (Steuerwinkel 0° bei gesteuerten
Gleichrichtern) V N
bzw. Leerlaufgleichspannung V CC
(V DD
) im Zwischenkreis eine Grobauswahl
entsprechend Tabelle 5.1.1 folgendermaßen getroffen:
V N/
/V Gleichrichtung V CC
,V DD
/V V DSS
, V CES
/V
24 B2 22 50
48 B2 44 100
125 B2 110 200
200...246 B2 180...221 500, 600
400...480 B6 540...648 1200
575...690 B6 777...932 1700
Tabelle 5.1.1 Netzspannungsebenen, ideelle Leerlaufgleichspannungen und Empfehlungen für die Auswahl
von IGBT- oder MOSFET-Modulen
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