5 Applikationshinweise für IGBT- und MOSFET-Module - Semikron

5 Applikationshinweise für IGBT- und MOSFET-Module
bei 1700 V-IGBT, 6 kV / 1 min bei 3.300 V-IGBT und 10,2 kV / 1 min bei 6.500 V-IGBT. Von
SEMIKRON werden entsprechend spezieller Anwenderforderungen auch IGBT- und Diodenmodule
mit 9,5 kV/1 min geprüft.
Alle Isolationsspannungsprüfungen sind bei 15…35°C Umgebungstemperatur, 45…75% relative
Luftfeuchte und einem Luftdruck von 860…1060 hPa durchzuführen. Die Isolationsprüfung gilt
als bestanden, wenn kein Durchschlag erfolgt ist, d.h. ein ggf. während der Prüfung gemessener,
kleiner Leckstrom ist irrelevant. Da jede Isolationsprüfung aufgrund von Teilentladungen Vorschädigungen
am Modul hervorrufen kann, sollte die Anzahl der Prüfungen klein und die Prüfspannung
nicht größer als gefordert sein.
Von Isolationsprüfungen mit den in den Datenblättern angegebenen Spannungen als Wareneingangsprüfung
ist abzusehen. Auf Wiederholungsprüfungen sollte grundsätzlich verzichtet werden,
wenn unvermeidbar, muss zwischen 2 Prüfungen eine Regenerationszeit von mindestens 10 Minuten
vergehen.
5.1.2 Durchlassstrom
Die als Grenzwerte in den Datenblättern aufgeführten, höchstzulässigen Durchlassgleichströme IC (Kollektor-Gleichstrom) bzw. I (Drain-Gleichstrom), bei denen die höchstzulässige Chiptempera-
D
tur erreicht wird, sind formal für den stationär vollständig durchgesteuerten Transistor nach
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(IGBT-Modul)
(MOSFET-Modul)
für Gehäusetemperaturen T c = 25°C und 80°C bei Modulen mit Bodenplatte bzw. T s = 25°C und
70°C bei bodenplattenlosen Modulen berechnet, siehe auch Erklärung der Datenblattangaben in
den Kap. 3.3.1 und 3.4. Bei Modulen ohne Bodenplatte tritt T s anstelle von T c und R th(j-s) anstelle von
R th(j-c) . Für R DS(on) und V CE(sat) sind die Maximalwerte bei höchstzulässiger Chiptemperatur T j(max) eingesetzt.
Diese Angaben sind lediglich zur Groborientierung geeignet, da im realen Betrieb außer
den Durchlassverlusten auch Schalt- und (niedrige) Sperrverluste entstehen, die Gehäusetemperatur
andere Werte annimmt und auch nicht während der gesamten Einschaltdauer die statischen
Endwerte von R DS(on) bzw. V CE(sat) erreicht werden.
Ebenfalls nur Orientierungswert besitzt der in neueren Datenblättern ausgewiesene IGBT-
Chipstrom I (vom Hersteller der IGBT-Chips im Chipdatenblatt ausgewiesener Typenstrom,
Cnom
multipliziert mit der Anzahl der im Modul parallel geschalteten IGBT-Chips), der ebenfalls ein
Gleichstrom ist (vgl. Kap. 3.4.1).
Der Periodische Kollektorstrom-Spitzenwert I ist der höchstzulässige Scheitelwert des Stro-
CRM
mes über den Kollektoranschluss im Pulsbetrieb und somit Grenzwert der Spitzenstrombelastung
im periodischen Schaltbetrieb (vgl. Kap. 3.3.1). I ist temperaturunabhängig und wird durch die
CRM
zulässige Stromdichte der Chips begrenzt. In vielen Datenblättern wird I mit 2 · I angegeben
CRM Cnom
und entspricht somit dem früher spezifiziertem Grenzwert I . Für die aktuell in SEMIKRON-IGBT-
CM
Modulen eingesetzten IGBT4-Chips (T4, E4) lässt der Chiphersteller I = 3 · I zu, jedoch ohne
CRM Cnom
Angabe einer zulässigen Pulsbreite. Wie Untersuchungen zeigen, kann es beim periodischen Ausschalten
solch hoher Ströme jedoch an den heißesten Chips bereits zur vorzeitigen Entsättigung
mit starkem Anstieg der Verlustleistung kommen. Deshalb empfiehlt SEMIKRON weiterhin, nur
in Ausnahmefällen (z.B. reduzierte Zwischenkreisspannung, aktives Clamping, sehr langsames
Ausschalten, Ausschaltentlastung) höhere Ströme aus dem im RBSOA zulässigen Wert 2 · ICnom abzuschalten und behält die bisherige RBSOA-Grenze von I = 2 · I bei.
CRM Cnom
Ein weiterer Durchlassstrom-Grenzwert ist der höchstzulässige Durchlassstrom-Effektivwert
I t(RMS) des Modulaufbaus, gemittelt über eine volle Periode der Betriebsfrequenz und gültig für
beliebige Stromkurvenformen, Stromflusswinkel und Kühlbedingungen. Er ist begrenzt durch die
Strombelastbarkeit der inneren Verbindungen und äußeren Terminals des Moduls, vgl. Kap. 3.3.1.