我在 Digikey 找到了IXGX400N30A3。数据表显示该器件的额定电流为 400A @ 25C、1200A @ 25C 持续 1ms,额定电压为 300V,PD 为 1000W。
真的吗?这个TO-264封装可以整天控制400A的电流吗?我可以在直流模式下短路我的 TIG 焊机吗?这些引线如何承载 400A 电流?
我在 Digikey 找到了IXGX400N30A3。数据表显示该器件的额定电流为 400A @ 25C、1200A @ 25C 持续 1ms,额定电压为 300V,PD 为 1000W。
真的吗?这个TO-264封装可以整天控制400A的电流吗?我可以在直流模式下短路我的 TIG 焊机吗?这些引线如何承载 400A 电流?
当然,这是可能的。但是,请考虑“400A@25°C”数字是基于 25°C 的 \$T_C\$,而不是空气温度。\$T_C\$ 是外壳温度。在 400A 时,设备两端的电压 \$V_{CE(sat)}\$ 可以是 1.70 V。在 400A 时,功耗为 680 W。您将需要一个很大的散热器,这可能不是物理上的可能,尤其是在环境温度为 25°C 时。
至于承载该电流的引线,尺寸图显示它们至少宽 2.21 毫米,厚 0.43 毫米。这是一个大约 1 平方毫米的横截面积,相当于一根 17 号线。我的参考图表显示 100A 将导致该厚度的(圆形、非绝缘)电线的一长段在 30 秒内熔化。当然,这些引线不会是长段,它们将连接到散热铜平面。但即便如此,这还是把它推得很紧。
你从这个分析中学到了什么?不要相信数据表的第一页!您也可以愉快地忽略任何标有“绝对最大值”的表格。如果你追求这些数字,你不能保证一个功能性设备或一个可实施的设计。我的教授们总是说这些页面是由市场部编写的,而不是工程部。在这种情况下,您从中获得该数字的表格被标记为“最大评级”。不要将您的设备设计为在这些数字附近运行。相反,向下滚动到特性图和标准操作参数(后者不在此数据表中,但将在其他数据表中)并基于此进行设计。确定您的 PCB 或电线可以处理多少电流,以及您可以添加多少散热片容量,
你提到你在 Digikey;我猜你走错了方向,在“分立半导体产品”组的IGBTS-single部分中寻找高电流部件。本部分适用于 PCB 安装组件。PCB 制造的实际情况(焊接、铜厚度、散热)将限制此处实际可实现的值。如果您想获得真正高电流的东西,请转到“半导体模块”,这是连接到粗线的机箱安装部件所在的位置。那里的IGBTs部分有像这个野兽这样的组件,用铅笔表示规模(从维基百科借来的):

该设备实际上可以处理 3300 和 1200 A;它是 190 x 140 毫米,而不是一个小型 PCB 安装设备。还有很多更小、更合理的设备可用。
该器件从结到外壳的热阻非常低,\$R_{thJC}\$=0.125 ºC/W(最大值),这意味着,每消耗一瓦特,结仅高于 0.125 ºC(最大值)外壳温度。因此,例如,对于 \$I_C\$=300 A、\$V_{GE}\$=15 V 和 \$T_J\$=125 ºC(见图 2)\$V_{CE}\$将只有大约 1.55 V。这是 P=300·1.55=465 W 的功率正在消散(是的,比一些电加热器更多)。因此,结将比外壳温度高 465·0.125=58.125 ºC(最大值),这是一个非常低的温差,对于这种巨大的耗散。
但是,为了使结温不超过其极限(150 ºC),从外壳到环境的热阻 \$R_{thCA}\$(取决于所使用的散热器)也必须非常低,因为否则外壳温度将远高于环境温度(并且结温始终高于环境温度)。换句话说,您需要一个非常好的散热器(具有非常低的 \$R_{th}\$),以便能够在 300 A 下运行这个生物。
热方程为:
$$ T_J=P_D·(R_{thJC}+R_{thCA})+T_A $$
和
\$T_J\$ : 结温 [ºC]。根据数据表,温度必须 < 150 ºC。
\$P_D\$ : 功耗 [W]。
\$R_{thJC}\$ :从结到外壳的热阻 [ºC/W]。根据数据表,这是 0.125 ºC/W(最大值)。
\$R_{thCA}\$ :从外壳到环境的热阻 [ºC/W]。这取决于使用的散热器。
\$T_A\$ :环境温度 [ºC]。
例如,在 60 ºC 的环境温度下,如果要耗散 465 W,则散热器必须使 \$R_{thCA}\$ 至多为 0.069 ºC/W,这意味着表面非常大与空气接触和/或强制冷却。
就端子而言,其最薄部分的近似尺寸为(L-L1)·b1·c。如果它们是由铜制成的(只是一个近似值),则每个电阻的电阻为:
\$R_{min}\$=16.78e-9*(19.79e-3-2.59e-3)/(2.59e-3*0.74e-3)=151 \$\mu\Omega\$
\$R_ {最大值}\$=16.78e-9*(21.39e-3-2.21e-3)/(2.21e-3*0.43e-3)=339 \$\mu\Omega\$
在 \$I_C\$=300 A 时,它们中的每一个都会耗散 13.6 到 30.5 W (!)。好多啊。其中两倍(对于 C 和 E)可能高达 IGBT 本身耗散的 465 W(在本例中)的 13%。但是,通常情况下,您会焊接它们,使薄的部分比 (L-L1) 短。
一个简短的回答:您不会同时使用 400A 和 300V,至少不会持续很长时间。
该器件在关闭状态下几乎不通过电流,并且在关闭状态下消耗的功率非常少。该器件在导通状态下导通时产生的电压降非常小,因此在该状态下会散发出可控的热量。
当两种情况之间发生变化时,就会出现严重的烧伤。可能最坏的情况是在像大型电机这样的负载下开启;启动电机的浪涌电流可能会持续很长时间,在此期间会产生大量热量。
因为你看东西;你说,“为什么?” 但是B. Jayant Baliga梦想着从未有过的事情;并说,‘为什么不呢?’”
但严重的是,引线的电阻非常低,因此它们不会产生太多热量。我认为实际设备中有许多并联的 bjt 部分也可以将导通电阻降低到非常低的水平。