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面向變頻家電應(yīng)用的SLIMDIP™智能功率模塊

已有17290次閱讀2022-08-03標(biāo)簽:
 摘  要

近幾年三菱電機(jī)針對(duì)變頻家電應(yīng)用陸續(xù)推出了SLIMDIP™系列產(chǎn)品,與之前的產(chǎn)品相比,SLIMDIP™首次采用了RC-IGBT芯片,為使工程師們更好的了解和應(yīng)用SLIMDIP™產(chǎn)品,本文將對(duì)SLIMDIP™系列產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)、產(chǎn)品系列、應(yīng)用領(lǐng)域、選型推薦、與之前超小型產(chǎn)品的主要區(qū)別等進(jìn)行針對(duì)性的介紹。

 

三菱電機(jī)于1997年在全球率先推出DIPIPM™(雙列直插智能功率模塊)產(chǎn)品,并首先在日本變頻空調(diào)上使用,截止到2022年4月,超過10億片的DIPIPM™產(chǎn)品被應(yīng)用到了以家電為主的小功率變頻應(yīng)用中。三菱電機(jī)DIPIPM™產(chǎn)品之所以能夠在市場(chǎng)獲得成功,得到客戶的認(rèn)可,與三菱電機(jī)在產(chǎn)品方面能夠不斷根據(jù)市場(chǎng)變化開發(fā)出適合市場(chǎng)需求的產(chǎn)品息息相關(guān)。隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視,節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)品在市場(chǎng)受到歡迎,特別是以變頻空調(diào)為代表的變頻家電產(chǎn)品市場(chǎng)占有率不斷擴(kuò)大,為了滿足變頻家電等中小功率變頻應(yīng)用對(duì)體積與成本的更高追求,三菱電機(jī)近幾年又推出了SLIMDIP™系列產(chǎn)品,該產(chǎn)品首次采用了RC-IGBT(逆導(dǎo)型IGBT)芯片,與前一代的超小型產(chǎn)品相比,SLIMDIP™系列體積更小,且增加了適合高頻應(yīng)用的產(chǎn)品。SLIMDIP™系列產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域主要聚焦于中小功率的家電及工業(yè)領(lǐng)域,這些領(lǐng)域通常要求產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、能大批量生產(chǎn)、產(chǎn)品性價(jià)比高等特點(diǎn)。本文將重點(diǎn)圍繞SLIMDIP™ 產(chǎn)品系列、技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用推薦進(jìn)行討論,以使工程師們能夠選擇使用好SLIMDIP™產(chǎn)品。

 

1.  SLIMDIP™產(chǎn)品系列

 

三菱電機(jī)于2015年首先開發(fā)成功SLIMDIP-L產(chǎn)品,并向市場(chǎng)進(jìn)行推廣。此后SLIMDIP™系列又先后開發(fā)了SLIMDIP-S、SLIMDIP-W ,SLIMDIP-M、SLIMDIP-X等產(chǎn)品,使產(chǎn)品的規(guī)格進(jìn)一步完善,下表1為現(xiàn)有SLIMDIP™產(chǎn)品列表,未來還會(huì)推出更大電流等級(jí)(比如600V/30A)的SLIMDIP™產(chǎn)品,以適應(yīng)更大功率范圍的應(yīng)用。

 


表1   現(xiàn)有SLIMDIP產(chǎn)品系列表

 

與之前三菱電機(jī)DIPIPM™產(chǎn)品相比,SLIMDIP™產(chǎn)品的功率芯片采用了全新的RC-IGBT芯片,它沒有沿用超小型系列主要以IGBT芯片代數(shù)為基礎(chǔ)的命名方法,而是采用后綴的字母來表示其額定電流、電壓的新命名方法。盡管命名方法與之前的產(chǎn)品存在差異,但是其產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念、工作原理、封裝結(jié)構(gòu)、加工工藝、配置功能等方面與之前的超小型系列產(chǎn)品相比仍具有極大相似性,超小型系列產(chǎn)品的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)仍適用于SLIMDIP™系列產(chǎn)品。

 

2.  SLIMDIP™產(chǎn)品特點(diǎn)

2.1   SLIMDIP™封裝結(jié)構(gòu)

 

作為三菱電機(jī)DIPIPM™大家庭的一員,SLIMDIP™系列也是采用了壓注模封裝結(jié)構(gòu),圖1給出了第6代超小型DIPIPM™、SLIMDIP™系列的外觀圖。從外觀圖可以看出,第6代超小型DIPIPM™與SLIMDIP™產(chǎn)品均采用了壓注模工藝、管腳為雙列直插型式、使用銅箔對(duì)外散熱。與超小型尺寸相比,SLIMDIP™尺寸減小了約30%。圖2給出了DIPIPM™系列產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,SLIMDIP™內(nèi)部結(jié)構(gòu)繼續(xù)沿用了與超小型類似的封裝結(jié)構(gòu),采用了一次壓注模成型工藝,散熱部分采用絕緣導(dǎo)熱墊片加銅箔的散熱結(jié)構(gòu),與之前的產(chǎn)品相比,由于采用了RC-IGBT芯片,SLIMDIP™不再需要將反并聯(lián)二極管芯片進(jìn)行封裝,因此其內(nèi)部元器件的數(shù)量比之前采用常規(guī)IGBT芯片的模塊減少了6只,內(nèi)部元器件的減少,使SLIMDIP™的尺寸縮小成為可能,生產(chǎn)效率可以得到提升。

 


圖1   第6代超小型和SLIMDIP外觀圖


圖2   SLIMDIP內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

 

通過技術(shù)創(chuàng)新,提高產(chǎn)品性能、提升生產(chǎn)效率、降低產(chǎn)品成本是三菱電機(jī)一直追求的目標(biāo),圖3是三菱電機(jī)DIPIPM™封裝結(jié)構(gòu)演變示意圖,每一代DIPIPM™的產(chǎn)品更迭其尺寸都在不斷減小, SLIMDIP™尺寸大約只相當(dāng)于第2代產(chǎn)品的1/4。加工工藝方面,第2代產(chǎn)品采用的是帶鋁塊的兩次壓注模工藝,第3代小型產(chǎn)品采用的是全塑封的一次壓注模工藝,而第4代產(chǎn)品和SLIMDIP™采用了一次壓注模工藝,散熱結(jié)構(gòu)采用了新的絕緣導(dǎo)熱墊片結(jié)構(gòu),這些封裝工藝的變化,一方面提升了生產(chǎn)效率,另一方面也使產(chǎn)品的散熱性能得到了大幅提高。通過技術(shù)進(jìn)步,提升產(chǎn)品性能、降低產(chǎn)品成本,使三菱電機(jī)DIPIPM™在過去的25年里在中小功率的變頻應(yīng)用特別是在變頻家電領(lǐng)域得到了市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可,也為變頻家電的普及起到了推動(dòng)作用,為保護(hù)環(huán)境、保護(hù)地球、減低碳排放做出了重要貢獻(xiàn)。

 



圖3   三菱電機(jī)DIPIPM封裝結(jié)構(gòu)演變圖

 

2.  SLIMDIP™產(chǎn)品特點(diǎn)

2.2   SLIMDIP™芯片原理及特點(diǎn)

 

DIPIPM™作為一種復(fù)合型功率半導(dǎo)體器件,其核心是芯片,一代芯片技術(shù)決定了一代功率半導(dǎo)體器件的主要性能,三菱電機(jī)DIPIPM™代與代的區(qū)分主要以IGBT的技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行迭代的,例如第4代超小型DIPIPM™采用的是第5代CSTBT™芯片(CSTBT™載流子存儲(chǔ)型IGBT),第6代超小型DIPIPM™采用的是第7代CSTBT™芯片,而SLIMDIP™采用的是第2代RC-IGBT芯片。圖4是三菱電機(jī)主要芯片演變路線圖。由圖4可以看出,三菱電機(jī)DIPIPM™芯片主要經(jīng)歷了從第4代溝槽柵型IGBT芯片、第5代CSTBT™芯片、第6代CSTBT™、第7代CSTBT™芯片的升級(jí),每一次升級(jí),芯片的厚度會(huì)減薄,芯片的減薄意味著加工難度的增加和芯片尺寸的減小,同時(shí)也意味著經(jīng)過若干年的發(fā)展,普通IGBT芯片的尺寸縮減難度越來越大,為了進(jìn)一步縮減芯片尺寸,采用RC-IGBT成為DIPIPM™內(nèi)置芯片的必然選擇。SLIMDIP™采用的就是新的第2代RC-IGBT 芯片來減小尺寸。

 


圖4   三菱電機(jī)主要DIPIPM芯片技術(shù)演變圖

 


圖5   IGBT、RC-IGBT芯片結(jié)構(gòu)對(duì)比

 

圖5是采用常規(guī)IGBT芯片和反并聯(lián)二極管芯片的超小型DIPIPM™與采用RC-IGBT芯片的SLIMDIP™對(duì)比圖。DIPIPM™由于經(jīng)常被應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載,其內(nèi)部通常帶有反并聯(lián)二極管,采用了RC-IGBT之后,IGBT與反并聯(lián)二級(jí)管芯片通過半導(dǎo)體工藝被加工到了1個(gè)芯片上,其總面積要小于IGBT芯片與反并聯(lián)二級(jí)管芯片面積的和,對(duì)于含有6個(gè)IGBT的全橋逆變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的DIPIPM™來說,SLIMDIP™采用RC-IGBT可以使其內(nèi)部芯片減少6個(gè),從而起到減小體積的作用。由于芯片數(shù)目的減少,所需的加工工藝也相應(yīng)減少,這也提高了SLIMDIP™的加工效率。

 

2.  SLIMDIP™產(chǎn)品特點(diǎn)

2.3   SLIMDIP™主要功能

2.3.1  管腳排列

 

SLIMDIP™管腳排列與超小型DIPIPM™管腳基本類似,功率側(cè)管腳與控制側(cè)管腳分別置于DIPIPM™兩側(cè),由于SLIMDIP™的尺寸縮小,為了便于管腳焊接,SLIMDIP™控制側(cè)采用了交錯(cuò)式排布,以加大控制側(cè)管腳間距,避免焊接時(shí)產(chǎn)生連焊現(xiàn)象。同時(shí)與超小型相比,SLIMDIP™增加了三個(gè)上橋臂自舉電源負(fù)端子VUFS、VVFS、VWFS,如下圖6所示。這三個(gè)端子的增加使SLIMDIP™的PCB布線更簡(jiǎn)潔,無需像超小型DIPIPM™那樣設(shè)計(jì)從模塊U、V、W管腳到自舉電容的三路走線,有利于降低線路板噪聲,提高SLIMDIP™工作的穩(wěn)定性。

 


圖6   SLIMDIP管腳排列


表2   SLIMDIP™電路功能

 

2.  SLIMDIP™產(chǎn)品特點(diǎn)

2.3   SLIMDIP™主要功能

2.3.2  電路功能

 

SLIMDIP™電路功能與超小型DIPIPM™基本類似,二者的基本功能對(duì)比如上表2所示,二者都具有完善的保護(hù)功能,如短路保護(hù)功能(SC) 、電源欠壓保護(hù)(UV)、故障信號(hào)輸出功能(Fo)等,二者不同的是溫度保護(hù)的方式,三菱電機(jī)DIPIPM™從第4代產(chǎn)品開始內(nèi)置了溫度保護(hù)功能,溫度保護(hù)功能設(shè)計(jì)的初衷是用于保護(hù)諸如由于散熱器安裝不良、環(huán)境溫度升高等因素導(dǎo)致的緩慢溫度上升,而對(duì)于負(fù)載短路、馬達(dá)堵轉(zhuǎn)、負(fù)載過載等導(dǎo)致的快速溫度升高,溫度保護(hù)無法起到有效的作用,原因是用于溫度檢測(cè)的傳感器置于驅(qū)動(dòng)LVIC上,溫度傳感器的熱傳遞需要時(shí)間,無法在毫秒、微秒內(nèi)響應(yīng)芯片的溫度變化。三菱電機(jī)DIPIPM™溫度保護(hù)功能有兩種保護(hù)形式:直接溫度保護(hù)(OT)功能和溫度輸出(VOT)功能,對(duì)于之前的DIPIPM™來說,這兩種溫度保護(hù)形式只具備其中的一種(可選),而對(duì)于SLIMDIP™,這兩種功能同時(shí)具備,這樣的設(shè)計(jì),不僅減少了產(chǎn)品型號(hào),同時(shí)給設(shè)計(jì)帶來了極大的便利。

實(shí)際應(yīng)用中對(duì)于DIPIPM™這些保護(hù)功能,存在幾個(gè)容易被誤讀的點(diǎn),如對(duì)于短路保護(hù),DIPIPM™對(duì)于所有短路都能保護(hù)的觀念是不正確的。由于DIPIPM™電流保護(hù)中檢測(cè)的是下橋臂輸出電流,因此對(duì)于橋臂直通或負(fù)載繞組短路等引起的短路電流,經(jīng)過下橋臂,DIPIPM™可以起到有效保護(hù),如果短路電流沒有經(jīng)過下橋臂,那么這樣的短路DIPIPM™無法保護(hù),如負(fù)載對(duì)大地短路或上橋臂IGBT對(duì)PCB的N線短路等;對(duì)于小脈沖短路,如果短路脈寬小于2μs 由于DIPIPM™短路檢測(cè)端口Cin通常接有濾波時(shí)間常數(shù)為2μs的濾波器,因此寬度小于2μs的脈沖短路也無法保護(hù)。另一個(gè)容易被誤解的點(diǎn)是電源欠壓保護(hù),并不是上下橋臂的15V欠壓都可以輸出故障信號(hào)Fo的,由于DIPIPM™通常采用自舉方式為上橋臂IGBT提供15V電源,因此三個(gè)上橋臂的自舉15V電源與下橋臂電源及LVIC是隔離的,所以上橋臂的欠壓保護(hù)信號(hào)無法輸出到下橋臂,也無法產(chǎn)生Fo信號(hào)來通知單片機(jī)。這些容易被忽視的要點(diǎn)適用于所有的三菱電機(jī)DIPIPM™也包括SLIMDIP™系列產(chǎn)品。

 

3.  SLIMDIP™選型及應(yīng)用推薦

3.1   根據(jù)載頻選型

 

SLIMDIP™系列產(chǎn)品經(jīng)過幾年的發(fā)展,電流能力已經(jīng)由5A擴(kuò)展到了20A,30A的產(chǎn)品也處于開發(fā)當(dāng)中,不久也將加入到SLIMDIP™大家庭中,細(xì)心的讀者也許會(huì)發(fā)現(xiàn)表1中存在兩個(gè)15A的模塊,SLIMDIP-L與SLIMDIP-W兩個(gè)產(chǎn)品,二者又有何不同?在應(yīng)用時(shí)如何選擇?DIPIPM™開發(fā)之初主要是為了滿足空調(diào)的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的,其主要性能圍繞著如何高效的驅(qū)動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)來進(jìn)行工藝參數(shù)調(diào)整,對(duì)于變頻空調(diào)壓縮機(jī)的應(yīng)用來說驅(qū)動(dòng)PWM信號(hào)載頻Fc通常比較低,常用的載頻為5~7kHz, 這個(gè)載頻下,變頻空調(diào)壓縮機(jī)可以良好運(yùn)行,且以DIPIPM™為核心的逆變器損耗較低,DIPIPM™在設(shè)計(jì)制造過程中可以通過工藝參數(shù)對(duì)開關(guān)速度進(jìn)行調(diào)整,使DIPIPM™在5~7kHz的載頻區(qū)間內(nèi)損耗最低,因此以變頻空調(diào)為主要應(yīng)用領(lǐng)域的DIPIPM™開關(guān)速度較低,適合低載頻應(yīng)用。隨著變頻應(yīng)用的普及,越來越多的領(lǐng)域開始采用變頻技術(shù),如變頻洗衣機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器、風(fēng)機(jī)馬達(dá)等。與變頻空調(diào)壓縮機(jī)低載頻應(yīng)用不同,變頻洗衣機(jī)、風(fēng)機(jī)馬達(dá)等由于馬達(dá)控制精度遠(yuǎn)高于變頻空調(diào)壓縮機(jī),這種應(yīng)用需要更高的載頻如10~16kHz,如果將適合5~7kHz應(yīng)用的DIPIPM™直接應(yīng)用到洗衣機(jī)等需要更高載頻的領(lǐng)域,DIPIPM™將由于開關(guān)速度較慢而導(dǎo)致開關(guān)損耗上升,使得DIPIPM™的輸出電流能力受到限制,從SLIMDIP™系列開始,三菱電機(jī)DIPIPM™產(chǎn)品出現(xiàn)了專為高頻應(yīng)用設(shè)計(jì)的DIPIPM™,這些產(chǎn)品的開關(guān)速度更快,更適合高載頻應(yīng)用。包括5A/600V的SLIMDIP-S,15A/600V的SLIMDIP-W。為了更好地說明載頻對(duì)于DIPIPM™功耗的影響,我們對(duì)同樣是15A/600V的SLIMDIP-L和SLIMDIP-W進(jìn)行了功耗仿真。

 


圖7   SLIMDIP-W與SLIMDIP-L功耗仿真對(duì)比

 

圖7是載波頻率-單個(gè)RC-IGBT功耗仿真曲線,采用三菱電機(jī)功耗仿真軟件Melcosim進(jìn)行仿真,仿真條件:SVPWM、Vcc=300V、Io=10Arms、P.F.=0.8、M=1,橫坐標(biāo)是載波頻率Fc,單位是kHz, 縱坐標(biāo)是單個(gè)RC-IGBT損耗,單位是W,圖7中,兩個(gè)模塊在7kHz下,損耗相等約10.7W,而在載頻介于7~20 kHz時(shí),SLIMDIP-W損耗低于SLIMDIP-L;載頻介于0~7kHz時(shí),SLIMDIP-L損耗低于SLIMDIP-W,由此得出結(jié)論,SLIMDIP-L更適合低載頻應(yīng)用,而SLIMDIP-W更適合于高載頻應(yīng)用,因此在類似于洗衣機(jī)、風(fēng)扇電機(jī)等應(yīng)用當(dāng)中應(yīng)當(dāng)選用SLIMDIP-S或SLIMDIP-W;在諸如變頻空調(diào)壓縮機(jī)應(yīng)用中,應(yīng)選用適合低頻應(yīng)用的SLIMDIP-L或SLIMDIP-X。

 

3.  SLIMDIP™選型及應(yīng)用推薦

3.2   根據(jù)電流能力選型

 

對(duì)于DIPIPM™應(yīng)用來說,電流能力是最重要的電氣參數(shù),電流能力的大小決定了驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力,如何判定DIPIPM™電流能力大�。�僅僅根據(jù)規(guī)格書標(biāo)稱的電流來判定是不合適的,依靠規(guī)格書標(biāo)稱的電流無法判定其在實(shí)際應(yīng)用中的電流能力。對(duì)于SLIMDIP™系列產(chǎn)品來說也是一樣的。DIPIPM™標(biāo)稱的電流額定值是內(nèi)置IGBT的電流額定值,符號(hào)為Ic,如圖8所示,對(duì)于應(yīng)用來說最關(guān)心的是Io, Io被稱作變頻器輸出相電流, Io會(huì)直接決定負(fù)載輸出功率的大小。實(shí)際變頻系統(tǒng)中,由于應(yīng)用條件的不同,對(duì)于同一功率器件其Io值是不同的。制造商無法確定用戶在何種條件下使用這個(gè)功率器件,如軟件控制方式、載波頻率、散熱方式等關(guān)鍵信息。因此在產(chǎn)品規(guī)格書中Io參數(shù)通常作為推薦參數(shù)出現(xiàn)的,SLIMDIP™規(guī)格書就分別給出了載波頻率FC=5kHz、15kHz情況下的Io推薦值。除了參考規(guī)格書內(nèi)的推薦值,通過功耗仿真可以更詳細(xì)的了解SLIMDIP™的電流輸出能力,SLIMDIP™的殼溫Tc和載波頻率Fc是決定Io的主要應(yīng)用條件。通過功耗仿真軟件可以描繪出不同參數(shù)間的關(guān)系曲線,如Io VS Tj、Fc VS Tj、 Tc VS Io曲線等,通過這些曲線,可以直觀地了解SLIMDIP™的主要性能。圖9給出了一個(gè)SLIMDIP-L的Io VS Tj的仿真曲線來描繪該條件下的最大電流輸出能力。仿真條件:調(diào)制方式為SVPWM、Fc=5kHz、Tj=125℃、Tc=100℃、Vcc=300V、P.F.=0.8、M=1 ,該應(yīng)用條件下,允許的Io(max)為7Arms,小于7Arms的電流工作范圍為電流安全工作區(qū)。

 


圖8   SLIMDIP™  Ic與Io定義

 


  圖9   SLIMDIP™ 電流安全工作區(qū)仿真

 

3.  SLIMDIP™選型及應(yīng)用推薦

3.3   SLIMDIP™應(yīng)用推薦

 

家電行業(yè)作為中國(guó)最有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)之一,經(jīng)過幾十年的發(fā)展,目前也逐漸進(jìn)入了成熟期,技術(shù)進(jìn)步空間也越來越小,近幾年,白色家電變頻化是為數(shù)不多的技術(shù)亮點(diǎn),一方面,為了保護(hù)環(huán)境,減低碳排放,在政策層面,國(guó)家鼓勵(lì)節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)品,包含空調(diào)能效標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)等政策強(qiáng)制家電廠商生產(chǎn)高效節(jié)能的產(chǎn)品;另一方面變頻技術(shù)成熟度越來越高,包括零部件供應(yīng)商,都在通過產(chǎn)品創(chuàng)新滿足變頻家電的需求。SLIMDIP™就是三菱電機(jī)為了順應(yīng)家電變頻化的需求而開發(fā)的,圖10是SLIMDIP™應(yīng)用領(lǐng)域推薦表,其中橫坐標(biāo)是模塊輸出功率,縱坐標(biāo)為載波頻率, 由圖可以看出SLIMDIP-S/W適合高載頻應(yīng)用,如風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)、空調(diào)內(nèi)外風(fēng)機(jī)、洗衣機(jī)等;SLIMDIP-L/X適合低載頻應(yīng)用,如變頻空調(diào)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)等;SLIMDIP-M適合10kHz左右的載頻應(yīng)用,因此既可以在1HP空調(diào)應(yīng)用,也可以應(yīng)用在變頻洗衣機(jī)當(dāng)中。

 


圖10   SLIMDIP™家電應(yīng)用推薦

 

4.  SLIMDIP™應(yīng)用注意事項(xiàng)

4.1   關(guān)于殼溫Tc設(shè)定

 

與三菱電機(jī)超小型產(chǎn)品相比,SLIMDIP™允許的最大殼溫由100℃提高到了115℃,也就是說SLIMDIP™允許在更高的殼溫下工作,不同的應(yīng)用其散熱方式不同,即使在家電領(lǐng)域,洗衣機(jī)和空調(diào)的應(yīng)用當(dāng)中,其功率模塊采用了不同的散熱方式,對(duì)于空調(diào)來說,可以認(rèn)為其功率模塊的散熱方式為強(qiáng)制風(fēng)冷散熱,而洗衣機(jī)通常會(huì)采用自然對(duì)流方式來散熱,與空調(diào)相比其散熱效率更低,這將導(dǎo)致功率模塊在更高的殼溫Tc下運(yùn)行,為了滿足類似洗衣機(jī)等自然對(duì)流散熱的應(yīng)用,SLIMDIP™的殼溫提升到了115℃。

 

4.  SLIMDIP™應(yīng)用注意事項(xiàng)

4.2   關(guān)于散熱器設(shè)計(jì)

 

在家電應(yīng)用中,DIPIPM™的散熱器也至關(guān)重要,特別是對(duì)于通過自然對(duì)流散熱的應(yīng)用如洗衣機(jī)、冰箱等,散熱器的好壞會(huì)直接決定功率模塊是否能安全工作。SLIMDIP™由于體積的減小,其可用散熱面積也相應(yīng)減小,因此更要重視散熱器的設(shè)計(jì)。通常對(duì)于變頻空調(diào)來說由于室外空調(diào)機(jī)風(fēng)機(jī)可以帶走散熱器的熱量,相對(duì)來說散熱器的厚度對(duì)于散熱能力影響較小,與此不同,對(duì)于洗衣機(jī)、冰箱等應(yīng)用,則熱量完全依靠散熱器來傳遞到空氣中。散熱器的厚度對(duì)散熱能力產(chǎn)生較大影響。圖11給出了一個(gè)散熱器厚度對(duì)殼溫影響例子。

 



圖11   散熱器厚度對(duì)SLIMDIP™殼溫影響

 

圖中散熱器采用鋁散熱器進(jìn)行測(cè)試,厚度分別是2mm、5mm、10mm,在同樣的負(fù)載條件下,由圖11可以看出,與厚度為2mm散熱器相比,厚度為10 mm的散熱器,殼溫Tc低約16℃,這樣的測(cè)試數(shù)據(jù)表明,在自然對(duì)流散熱情況下,適當(dāng)?shù)脑黾由崞骱穸葧?huì)有效降低SLIMDIP™殼溫。相比較超小型產(chǎn)品,SLIMDIP™對(duì)于散熱器的要求更高。

 

4.  SLIMDIP™應(yīng)用注意事項(xiàng)

4.3   關(guān)于載頻的正確理解

 

盡管SLIMDIP™系列產(chǎn)品存在載頻的高低,這不意味著低載頻的產(chǎn)品與高載頻的產(chǎn)品在應(yīng)用方面存在絕對(duì)界限。二者差異在于如果低載頻的產(chǎn)品如SLIMDIP-L應(yīng)用在高載頻應(yīng)用的洗衣機(jī)當(dāng)中,可以正常工作,只是輸出電流與低載頻相比會(huì)相應(yīng)降低。又比如SLIMDIP-W是高載頻的產(chǎn)品,如果用在低載頻的空調(diào),也是可以正常使用,只是其損耗可能不是最低水平。因此在實(shí)際應(yīng)用中,最好的方式是通過功耗仿真來篩選最適合模塊。

 

5.  總  結(jié)

 

三菱電機(jī)SLIMDIP™系列產(chǎn)品是適合家電應(yīng)用的新一代DIPIPM™,它采用了RC-IGBT芯片,具有高可靠性、低成本、易于使用的優(yōu)點(diǎn)。選型及應(yīng)用原則與其它DIPIPM™產(chǎn)品有極大相似性,使用SLIMDIP™替代超小型產(chǎn)品在應(yīng)用方面沒有障礙。為了充分滿足家電產(chǎn)品變頻化帶來的需求,SLIMDIP™系列擴(kuò)展出了高載頻的產(chǎn)品,特別適合于如變頻空調(diào)風(fēng)機(jī)、洗衣機(jī)、冰箱等中高頻應(yīng)用。在應(yīng)用方面,體積的減小,使變頻器體積更為緊湊,可以有效地降低成本。SLIMDIP™推向市場(chǎng)以來,已經(jīng)被空調(diào)、洗衣機(jī)等變頻家電廣泛應(yīng)用,得到了市場(chǎng)的認(rèn)可,也必將為中國(guó)家電的持續(xù)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。

 

主要參考文獻(xiàn)

 

[1] 三菱電機(jī),《SLIMDIP Series application note》

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