Рейтинги IGBT, я не понимаю, как это возможно

Я нашел IXGX400N30A3 в Digikey. В техническом описании указано, что устройство рассчитано на 400A при 25C, 1200A при 25C в течение 1 мс при номинальном напряжении 300 В и частоте разряда 1000 Вт.

В самом деле? Этот пакет TO-264 может контролировать 400A тока в течение всего дня? Я могу закорочить мой сварочный аппарат TIG в режиме постоянного тока? Как эти провода даже несут ток 400А?

Это устройство имеет очень низкое тепловое сопротивление от соединения к корпусу, = 0,125 ºC / Вт (макс.), Что означает, что для каждого рассеиваемого ватта переход будет только на 0,125 ºC (макс.) Выше температуры корпуса. Так, например, для = 300 A, = 15 В и = 125 ° (см. Рис. 2), будет составлять только 1,55 В. Это мощность P = 300 · 1,55. = 465 Вт рассеиваемых (да, больше, чем у некоторых электрических обогревателей). Таким образом, соединение будет на 465 · 0,125 = 58,125 ºC (макс.) Выше температуры корпуса, что является очень низким перепадом для этого массивного рассеяния. V C $R_{thJC}$V G E T $I_C$$V_{GE}$$T_J$$V_{CE}$

Однако, чтобы температура перехода не превышала своего предела (150 ° C), тепловое сопротивление от случая к окружению, , которое зависит от используемого радиатора, также должно быть очень низким, потому что в противном случае температура корпуса будет значительно выше температуры окружающей среды (а температура соединения всегда выше). Другими словами, вам нужен очень хороший радиатор (с очень низким ), чтобы иметь возможность запустить это существо при 300 А. R t $R_{thCA}$$R_{th}$

Тепловое уравнение:

с

P D R T H J C R T H C A T $T_J$ : температура перехода [ºC]. Должно быть <150 ºC, согласно спецификации. : рассеиваемая мощность [Вт]. : тепловое сопротивление от перехода к корпусу [ºC / Вт]. Это 0,125 ºC / Вт (макс.), Согласно спецификации. : тепловое сопротивление от корпуса до окружающей среды [ºC / Вт]. Это зависит от используемого радиатора. : температура окружающей среды [ºC].
$P_D$
$R_{thJC}$
$R_{thCA}$
$T_A$

Например, при температуре окружающей среды 60 ºC, если вы хотите рассеять 465 Вт, то радиатор должен быть таким, чтобы 0,069 ºC / Вт, что подразумевает очень большую поверхность в контакте с воздухом. и / или принудительное охлаждение.$R_{thCA}$

Что касается клемм, приблизительные размеры их самой тонкой части составляют (L-L1) · b1 · c. Если бы они были сделаны из меди (только приблизительное значение), сопротивление каждого из них было бы:

μ Ω R m a x μ $R_{min}$ = 16,78e-9 * (19,79e-3-2,59e-3) / (2,59e-3 * 0,74e-3) = 151 = 16,78e-9 * ( 21,39e-3-2,21e-3) / (2,21e-3 * 0,43e-3) = 339$\mu\Omega$
$R_{max}$$\mu\Omega$

При = 300 A каждый из них будет рассеиваться между 13,6 и 30,5 Вт (!). Это много. В два раза больше (для C и E) может достигать 13% от 465 Вт, рассеиваемых (в этом примере) на самом IGBT. Но, как правило, вы будете паять их так, чтобы эта тонкая часть была короче (L-L1).$I_C$

Конечно, это возможно. Однако , что число «400A при 25 ° C» основано на 25 ° C, а не на температуре воздуха. - температура корпуса. При 400 А напряжение на устройстве может составлять 1,70 В. При 400 А это рассеиваемая мощность 680 Вт. Вам понадобится один здоровенный радиатор, который физически невозможен, особенно если температура окружающей среды составляет 25 ° С. T C V C E ( s a t $T_C$$T_C$$V_{CE(sat)}$

Что касается выводов, несущих этот ток, то на чертежах с размерами указано, что они имеют ширину не менее 2,21 мм и толщину 0,43 мм. Это площадь поперечного сечения около 1 кв. Мм, что эквивалентно проволоке 17-го калибра. Моя справочная таблица говорит, что 100A вызовет плавление длинного сегмента этой (круглой, неизолированной) проволоки за 30 секунд. Конечно, эти выводы не будут длинными сегментами, они будут связаны с теплоотводящими медными плоскостями. Но даже тогда, это продвигает это довольно сильно.

Что вы узнали из этого анализа? Не доверяйте первой странице таблицы данных! Вы также можете с радостью проигнорировать любую таблицу с пометкой «Абсолютный максимум». Вам не гарантируется функциональное устройство или реализуемый дизайн, если вы ухаживаете за этими цифрами. Мои профессора всегда говорили, что эти страницы составлены отделом маркетинга, а не инженерным отделом. В этом случае таблица, из которой вы получили это число, помечена как «Максимальный рейтинг». Не проектируйте свое устройство, чтобы функционировать около этих чисел. Вместо этого, прокрутите вниз до характеристических графиков и стандартных рабочих параметров (последний не указан в этой таблице, но будет в других) и разработайте дизайн, основанный на этом. Определите, какой ток может выдержать ваша печатная плата или провода, и какую емкость радиатора вы можете добавить,

Вы упомянули, что были на Digikey; Я предполагаю, что вы выбрали неправильный поворот и искали сильноточную часть в группе «Дискретные полупроводниковые изделия», раздел IGBTS - сингл . Этот раздел предназначен для компонентов, установленных на печатной плате. Реалии производства печатных плат (пайка, толщина меди, теплоотвод) ограничат здесь практически достижимые значения. Если вы хотите получить действительно сильные токи, перейдите к разделу «Полупроводниковые модули», где находятся детали, смонтированные на шасси и соединенные с толстыми проводами. В разделе IGBT есть такие компоненты, как этот зверь , показанный карандашом для масштаба (позаимствовано из Википедии):

Это устройство может работать с 3300 и 1200 А; это 190 на 140 мм, а не маленькое устройство для монтажа на печатной плате. Также доступно множество более мелких и разумных устройств.

Короткий ответ: вы не подключаете одновременно 400А и 300В, по крайней мере, не очень долго.

Устройство почти не пропускает ток в выключенном состоянии и при выключении рассеивает очень мало энергии. При проведении проводки во включенном состоянии устройство испытывает очень небольшое падение напряжения и поэтому рассеивает контролируемое количество тепла в этом состоянии.

Основной ожог происходит при изменении между двумя условиями. Вероятно, наихудший случай - включение с нагрузкой, как большой мотор; Пусковой ток для вращения двигателя может длиться значительные доли секунды, в течение которых может выделяться много тепла.

Потому что Ты видишь вещи; и вы говорите: «Почему?» Но Б. Джаянт Балига мечтает о вещах, которых никогда не было; и говорит: «Почему бы и нет?»

А если серьезно, провода имеют очень низкое сопротивление, поэтому они не выделяют много тепла. Я думаю, что есть много параллельных секций в реальном устройстве, чтобы снизить сопротивление на очень низком уровне.