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英飞凌PrimePACK IGBT模块特点及其应用

英飞凌PrimePACK系列IGBT模块电压等级主要有1200V及1700V两种,“FF”为半桥拓扑,“DF”&“FD”为斩波拓扑,封装图及拓扑电路如下图所示:
PrimePACK封装图及拓扑电路
PrimePACK系列IGBT模块产品范围如下表:           
 
PrimePACK产品范围
PrimePACK采用英飞凌最新IGBT4工艺,为第二代沟槽栅场终止IGBT技术,其中:
  • 大功率  P4 —> 比E3软;
  • 中功率  E4比 —> E3快,与E3一样软;
  • 最高运行结温Tvjop = 150°C/最大结温Tvjmax = 175°C;
  • 在150°C工作结温下10uS短路承受能力;
EmCon4 – 第四代EmCon二极管
  • 大功率EmCon4 —> 改善软度;
  • 最高运行结温Tvjop = 150°C/最大结温Tvjmax = 175°C;
PrimePACK内部采用叠层母排结构;多功率端子;烧结技术。可增加RBSOA范围;更高功率循环周次;灵活的控制辅助端子。转载请注明出处 http://www.igbt8.com
PrimePACK叠层母排结构
PrimePACK采用多重功率端子,具有低模块内部寄生电感;采用交叉功率端子,具有低母线外部寄生电感。外部连接方式如下:
PrimePACK外部连接方式
PrimePACK安规标准:
  • 爬电距离:33mm
  • 电气间隙:19mm
  • 相对电痕指数:CTI>400
  • 高爬电距离和电气间隙使模块适应于高污染等级的场合
  • 满足以下安规标准,脉冲电压:3300V;过电压等级:2;污染等级:3。
 
IGBT4模块改善绑定线技术
Ø  "在Tjvopmax= 150°C条件下与T3有相同功率循环周次能力;
Ø  "在Tjvopmax= 125°C条件下比T3高大约2倍功率循环周次能力;
增强型Al2O3衬底和铜基板 "改善热循环周次;
PrimePACK热循环曲线
IHM与PrimePACKTM比较:
损耗& 饱和压降Vcesat:
PrimePACK损耗及饱和压降
反向安全工作区RBSOA:
PrimePACK反向安全工作区RBSOA
PrimePACKTM> IPOSIM仿真
应用条件
Vcc=1000V;
fo=50Hz;
M=1.0;
Ta=40℃;
Rthha=0.07K/W per arm;
PrimePACK功耗仿真
仿真结果
输出电流能力: PrimePACKTMFF1000R17IE4 > IHM FF1200R17KE3
原因: IGBT4较高的工作结温Tvj.op=150℃。转载请注明出处 http://www.igbt8.com
总结
1200V & 1700V 半桥结构, 易于模块化设计
低内部寄生电感(vs. IHM 140x130: -60%)
低接触热阻RthCH(vs. to IHM 140x130: -30%)
较轻重量(vs. IHMA: -45%)
提高机械可靠性
高爬电距离(33mm) & 电气间隙(19mm)
IGBT4 & EmCon4软开关特性
最大允许运行结温Tvj.op= 150°C
增加可靠性(PC & TC)
细长模块结构易于并联,有源适配板
目标市场: 风电变流器/大功率电机驱动/UPS/电动汽车/城市铁轨
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