onsemi SiC E1B модульдерінің пайдаланушы нұсқаулығы

onsemi SiC E1B модульдерінің пайдаланушы нұсқаулығы

Қолдану аясы

onsemi 5 В шекті көлемге негізделген Si MOSFETs, IGBT және SiC MOSFETs үшін қақпа дискімен үйлесімділігі бар каскодтық конфигурацияда SiC JFETтерді енгізудің пионері болды.tage және кең қақпаның жұмыс диапазоны ±25 В.

Бұл құрылғылар өте жылдам ауысады, дене диодының тамаша сипаттамалары бар. онсеми адванды біріктірдіtagөнеркәсіптік қуат жүйелері үшін қуат тығыздығын, тиімділігін, үнемділігін және пайдаланудың қарапайымдылығын одан әрі арттыру үшін салалық стандартты қуат модулі пакеті, E1B бар eous SiC JFET негізіндегі қуат құрылғысы.

Бұл қолданба ескертпесі onsemi компаниясының соңғы E1B қуат модулі пакеттеріне (жартылай көпір және толық көпір) орнату нұсқаулығын (ПХД және радиатор) ұсынады.

МАҢЫЗДЫ: Snubbers SiC E1B модульдері үшін олардың ішкі жылдам ауысу жылдамдығына байланысты қатты ұсынылады. Сондай-ақ, snubber өшіру коммутациясының жоғалуын айтарлықтай азайтады, бұл SiC E1B модульдерін ZVS (нөлдік көлем) ішінде өте тартымды етеді.tage turn-on) жұмсақ коммутациялық қолданбалар, мысалы, фазалық ауысқан толық көпір (PSFB), LLC және т.б.

Бұл өнім дәнекерлеу түйреуіштерін бекіту және фазаны өзгерту термиялық интерфейс материалдарымен пайдалану үшін ұсынылады, сондай-ақ пресспен орнату және термиялық майды қолдану арқылы жүзеге асыру үшін ұсынылмайды. Толық ақпарат алу үшін осы өніммен байланысты орнату нұсқаулары мен пайдаланушы нұсқаулығының құжаттарын қараңыз.

Бұл қолданба жазбасы сонымен қатар модельдеу үлгілеріне, құрастыру нұсқауларына, жылу сипаттамаларына, сенімділігіне және біліктілік құжаттарына ресурс сілтемелерін береді.

Ресурс және анықтама

1. SiC E1B модульдері техникалық аяқталдыview
2. SiC E1B модульдерін орнату жөніндегі нұсқаулық
3. SiC Cascode JFET және модульдің пайдаланушы нұсқаулығы
4. SiC E1B модульдері DPT EVB пайдаланушы нұсқаулығы
5. onsemi SiC модулінің сілтемесі: SiC модульдері
6. EliteSiC Power Simulator
7. онсеми SiC қуат ерітіндісінің орталық түйіні
8. SiC JFETтердің шығу тегі және олардың мінсіз қосқышқа қарай эволюциясы

E1B модулі туралы ақпарат

Қуат жартылай өткізгіш модулінің істен шығуының негізгі себебі дұрыс емес орнату болып табылады. Нашар орнату қосылыс температурасының жоғарылауына немесе шамадан тыс жоғарылауына әкеледі, бұл модульдің жұмыс істеу уақытын айтарлықтай шектейді. Нәтижесінде модульді дұрыс орнату SiC құрылғысының тоғысынан салқындату арнасына сенімді жылу беруді қамтамасыз ету үшін өте маңызды.

E1B модульдері басып шығарылған схемаға (ПХД) дәнекерлеуге және алдын ала құрастырылған бұрандалар мен шайбалармен жылытқышқа бекітуге арналған. 1-сурет және 2-сурет. Осы жүйелерге арналған аппараттық құралдарды жобалауға арналған өлшемдер мен рұқсаттар туралы кеңірек ақпаратты модуль деректер парағында табуға болады.

Сурет 1. Модульді орнату бұрандасының орны (жоғарғы View)

ЖӘНЕ90340/Д

Сурет 2. ПХД және радиатормен модульді орнату (құрастыру жарылған View)

Ұсынылатын орнату реті

onsemi SiC E1B модулінің жылу өнімділігі мен қызмет ету мерзімін жақсарту үшін келесі орнату ретін ұсынады:

1. Модуль істікшесін басып шығарылған схема тақтасына (PCB) дәнекерлеу
2. ПХД модуліне орнатыңыз
3. Модульді радиаторға орнатыңыз

Алдын ала құрастырылған бұрандамен (бұранда, шайба және бекіткіш шайба) шектеу моментін пайдаланып модульді жылу қабылдағышқа бекітіңіз. Айта кету керек, радиатордың өлшемі мен беті дәнекерлеу процесінде ескерілуі керек, өйткені модульдің артқы жағы мен радиатор интерфейсі арасындағы дұрыс жылу алмасу жүйедегі пакеттің жалпы өнімділігі үшін өте маңызды (2 суретті қараңыз).

1. Модуль істікшесін ПХД-ге дәнекерлеңіз
   E1B модулінде пайдаланылатын дәнекерленген түйреуіштер стандартты FR4 ПХД үшін onsemi компаниясымен тексеріліп, біліктілігі берілген.
   Егер ПХД басқа компоненттер үшін қайта ағынды дәнекерлеу процесін қажет етсе, жоғары температура әсерін болдырмау үшін модульді орнатпас бұрын ПХД-ны қайта ағызған жөн.

Әдеттегі толқынды дәнекерлеушіfile 4-суретте және 1-кестеде көрсетілген.
Егер баспа схемаларын өндіруде басқа өңдеу әдістері қолданылса, қосымша сынақтар, тексерулер және сертификаттау қажет.

ПХД талабы
Максималды қалыңдығы 4 мм болатын FR2 ПХД.
ПХД материалының стандарт талаптарына сәйкес келетінін тексеру үшін IEC 61249−2−7:2002 қараңыз.
Пайдаланушы ПХД қабаттарының дұрыс дизайны үшін оңтайлы өткізгіш қабаттарды анықтауы керек, бірақ көп қабатты ПХД IEC 60249-2-11 немесе IEC 60249-2-1 талаптарына сай болуы керек.
Тұтынушы екі жақты ПХД қарастыратын болса, IEC 60249-2-4 немесе IEC 60249-2-5 қараңыз.

Дәнекерлеуіш түйреуішке қойылатын талаптар
Жоғары сенімділікпен дәнекерлеу қосылыстарына қол жеткізудің негізгі факторлары ПХД дизайны болып табылады.
ПХД-дағы жалатылған тесік диаметрлері дәнекерлеу түйреуіш өлшеміне сәйкес жасалуы керек. (3-суретті қараңыз).

ЖӘНЕ90340
ПХД саңылауының дизайны дұрыс болмаса, ықтимал мәселелер туындауы мүмкін.
Соңғы тесік диаметрі тым кішкентай болса, ол дұрыс салынбауы мүмкін және түйреуіштердің сынуына және ПХД-ның зақымдалуына әкеледі.
Соңғы тесік диаметрі тым үлкен болса, дәнекерлеуден кейін жақсы механикалық және электрлік өнімділікке әкелмеуі мүмкін. Дәнекерлеу сапасы IPC-A-610 стандартына сәйкес болуы керек.
Толқынды дәнекерлеу процесінің температурасы pro үшін ұсынылған параметрлерfiles IPC-7530, IPC-9502, IEC 61760-1:2006 негізінде жасалған.

Сурет 3. Модульді ПХД-ге жылу қабылдағышқа орнату алдында орнату

Сурет 4. Әдеттегі толқынды дәнекерлеу Profile (Сілтеме EN EN 61760-1:2006)

Кесте 1. ТІПТІ ТОЛҚЫНДЫ ДӘНЕ САЛУ PROFILE (Сілтеме EN EN 61760-1:2006)

ПХД модуліне орнату

ПХД тікелей модульдің жоғарғы жағында дәнекерленген кезде, механикалық кернеулер әсіресе дәнекерлеу қосылысында болады. Бұл кернеулерді азайту үшін ПХД модулінің төрт тіреуішіне бекіту үшін қосымша бұранданы пайдалануға болады, 5-суретті қараңыз.
Модульдер ПХД қалыңдығына байланысты өздігінен бұрап тұратын бұрандалармен (M2.5 x L (мм)) үйлесімді.

Тоқтау тесігіне кіретін жіптің ұзындығы ең аз Lmin 4 мм және ең көбі Lmax 8 мм болуы керек. Жақсырақ дәлдікті қамтамасыз ету үшін электронды басқарылатын бұрауышты немесе электр бұрауышты пайдалану ұсынылады.


Cурет 5. PCB E1B модуліне орнату: (a) E1B PCB монтаждау тесігі бар тіреуішпен және (b) максималды бұрандалы жіптің қосылу тереңдігі

ПХД орнатуға қойылатын талаптар
1.5 мм тереңдіктегі саңылаулар тек бұрандалы кірісті бағыттауыш ретінде қызмет етеді және ешқандай күш қолданбауы керек.

Негізгі фактор - алдын ала қатайту және қатайту процесіне рұқсат етілген момент мөлшері:

• Алдын ала қатайту = 0.2 ~ 0.3 Нм
• Тарту = 0.5 Нм Макс

Cурет 6. PCB E1B модуліне орнату: өздігінен бұрап тұратын бұранданы тік туралау (a) тураланған және (b) тураланбаған.

Модульді радиаторға орнату

Қыздырғышқа қойылатын талаптар
Раковинаның бетінің күйі бүкіл жылу тасымалдағыш жүйесінің маңызды факторы болып табылады және радиатормен толық байланыста болуы керек. Модуль негізінің беті мен жылу қабылдағыш беті монтаждау алдында біркелкі, таза және ластанбауы керек. Бұл бос орындардың алдын алу, жылу кедергісін азайту және модуль ішінде шығындалатын қуат мөлшерін барынша арттыру және деректер парағы негізінде мақсатты жылу кедергісіне қол жеткізу. DIN 4768−1 стандартына сәйкес жақсы жылу өткізгіштікке қол жеткізу үшін радиатордың бетінің сапасы қажет.

• Кедір-бұдырлық (Rz): ≤10 м
• 100 мм ұзындыққа негізделген радиатордың тегістігі: ≤50 м

Жылулық интерфейс материалы (TIM)
Модуль корпусы мен радиатор арасында пайдаланылатын жылу интерфейсінің материалы сенімді және жоғары сапалы жылу өнімділігіне қол жеткізудің кілті болып табылады. Термиялық май немесе термопаста E1B сияқты негіздік тақтасы жоқ модуль үшін ұсынылмайды..
Жылу таратушы ретінде қызмет ететін қалың мыс негіздік тақтасыз, термиялық май айдау әсері (қуат айналымы немесе температура айналымы кезінде модуль корпусы мен радиатор арасындағы TIM қабатының термиялық кеңеюі және қысқаруы арқылы) TIM қабатында бос түзілулерді күшейтеді және модульдің қуат циклінің қызмет ету мерзіміне айтарлықтай теріс әсер етеді.

Оның орнына, Фазаны өзгерту материалын пайдаланатын TIM E1B модульдері үшін қатты ұсынылады. 7-суретте 1200 В 100 А жартылай көпір модулі (UHB100SC12E1BC3N) үшін екі түрлі әдіс, термиялық май мен фазаны өзгерту материалы арқылы қуат циклінің нәтижелері көрсетілген. Көлденең ось циклдар санын көрсетеді. Тік ось 100 °C температурада Tj_rise кезінде VDS құрылғысын көрсетеді. Қызыл қисық термиялық маймен қуат айналымын көрсетеді. Көк қисық фазаны өзгерту материалымен қуат циклін көрсетеді. Қызыл қисық термиялық майды сорып алу әсерінен жылу кедергісінің төмендеуіне байланысты термиялық қашу орын алғанға дейін тек 12,000 1 циклге өтуі мүмкін. Сол E58,000B модулі үшін TIM жылытқышы үшін фазаны өзгерту материалын пайдалану XNUMX XNUMX циклден асатын қуат айналымын айтарлықтай жақсартады.

8-суретте қуат циклінің сынақ шарттары мен параметрлері көрсетілген. 7-сурет. E1B модулінің қуат циклінің өнімділігі Раковинаға арналған әртүрлі TIM бар: термиялық май және фазаны өзгерту материалы

8-сурет. E1B модулінің қуат айналымын тексеру (a) орнату және (b) сынақ шарттары

Әдетте, механикалық орнатудан кейін фазаны ауыстыратын материалды пеште пісіру керек, TIM модуль корпусы мен радиатор арасындағы микроскопиялық бос жерлерді одан әрі толтыру және модуль корпусынан радиаторға дейінгі жылу кедергісін азайту үшін фазасын өзгертуге мүмкіндік береді. Жоғарыда келтірілген мысалдаample 7-суретте және 8-суретте көрсетілгендей, құрылғының қосылуынан суға дейінгі жылу кедергісі 0.52 °C температурада 0.42 сағат пісіргеннен кейін 1 °C/Вт-тан 65 °C/Вт-қа дейін төмендейді. Толық нұсқауларды алу үшін TIM жеткізушісінен кеңес алыңыз.

ЕСКЕРТУ: Кез келген фазаны өзгерту материалының түрін тұтынушы оңтайлы өнімділікті қамтамасыз ету үшін TIM (фазаны өзгерту материалы) жеткізушісінің нұсқауларын орындау арқылы бағалап, қосымша сынауы керек.

Модульді радиаторға орнату
Сондай-ақ орнату процедурасы модуль мен радиатордың фазаны ауыстыратын материалмен тиімді байланысын қамтамасыз ететін маңызды фактор болып табылады. Екі құрамдас бөліктің бір-бірінен локализациялануын болдырмау үшін радиатор мен модуль бүкіл аумаққа тиіп кетпеуі керек екенін ескеріңіз. 2-кестеде радиаторды бекітуге арналған орнату нұсқаулары келтірілген.

2-кесте. onsemi SiC E1B МОДУЛЬІНІҢ РАССИНИКТІ ОРНАТУ ҰСЫНЫСтары

Басқа монтаждау мәселелері

Орнатылған модульдің жалпы жүйесін қарастырған жөн. Егер модуль жылу қабылдағышқа және схемалық тақтаға дұрыс бекітілген болса, өнімнің жалпы өнімділігіне қол жеткізіледі.
ПХД тек модульге дәнекерленгендіктен, дірілді азайту үшін де тиісті шараларды қабылдау қажет.
Әлсіз дәнекерленген терминалдардан аулақ болу керек. Жеке түйреуіштерді тек максималды қысыммен, кернеумен және ПХД пен радиатор арасындағы сәйкес қашықтықты тұтынушының қолдануы бойынша бағалау қажет болғанда жылу қабылдағышқа перпендикуляр ғана жүктеуге болады.

ПХД және модульдегі механикалық кернеуді азайту үшін, әсіресе ПХД ауыр құрамдас бөлігі болса, ғарыштық постты пайдалану ұсынылады, 9-суретті қараңыз.

9-сурет. E1B модулі ПХД және радиаторды ғарыш постымен орнату

Кеңістік тірегі мен ПХД орнату тесігінің жиегі арасындағы ұсынылатын өлшем (X) ≤ 50 мм.
Бірнеше модульдер бір ПХД-ға орнатылған жағдайда, модульдер арасындағы биіктіктің ауытқуы дәнекерлеу қосылысында механикалық кернеулерге әкелуі мүмкін. Кернеуді азайту үшін ғарыш бағандарының ұсынылатын биіктігі (H) 12.10 (±0.10) мм құрайды.

Тазарту және сүзу талаптары

Модуль мен ПХД арасындағы жинақтың механикалық аралығы IEC 60664-1 3-нұсқада талап етілетін саңылау мен сырғымалы қашықтыққа сай болуы керек. 10-суретте сурет көрсетілген.
Ең аз саңылау - бұранда басы мен ПХД төменгі беті арасындағы қашықтық, осы аймақта электр өткізгіштігін болдырмау үшін жеткілікті қашықтық болуы керек.
Балама түрде, тиісті тазарту мен сүзу қашықтығы стандарттарын қанағаттандыру үшін ПХД ұясы, жабын немесе арнайы құмыра сияқты қосымша оқшаулау шараларын орындау қажет болуы мүмкін.

Сурет 10. Бұрандалар мен ПХД арасындағы саңылау

Бұранданың түрі онымен ПХД арасындағы ең аз саңылауларды анықтайды. ISO7045 стандартына сәйкес табаның басы бар бұрандамен, DIN 127B сәйкес құлыптауышпен және DIN 125A тегіс шайбамен және cl.amp бұл 10-суретте көрсетілген, қашықтық 4.25 мм болады. Кәдімгі саңылау және сырғыма деректер парағында қол жетімді. Модульді тазарту немесе өту қашықтығы туралы қосымша мәліметтер қолданбаны қолдау қызметіне немесе сату және маркетингке хабарласуы мүмкін.

Осы құжатта көрсетілген барлық бренд атаулары мен өнім атаулары тіркелген сауда белгілері немесе олардың сәйкес иелерінің сауда белгілері болып табылады.

онсеми, , және басқа атаулар, белгілер және брендтер Semiconductor Components Industries, LLC dba компаниясының тіркелген және/немесе жалпы заң сауда белгілері «онсеми» немесе оның Құрама Штаттардағы және/немесе басқа елдердегі еншілес ұйымдары және/немесе еншілес ұйымдары. онсеми бірқатар патенттерге, сауда белгілеріне, авторлық құқықтарға, коммерциялық құпияларға және басқа зияткерлік меншікке құқықтарды иеленеді.
тізімі онсеми өнім/патент қамтуына мына жерден қол жеткізуге болады www.onsemi.com/site/pdf/Patent−Marking.pdf. онсеми кез келген уақытта кез келген өнімге немесе осы жердегі ақпаратқа ескертусіз өзгертулер енгізу құқығын өзіне қалдырады. Мұндағы ақпарат «сол қалпында» берілген және онсеми ақпараттың дәлдігіне, өнім мүмкіндіктеріне, қолжетімділігіне, функционалдығына немесе өз өнімдерінің қандай да бір мақсатқа жарамдылығына қатысты ешқандай кепілдік, мәлімдеме немесе кепілдік бермейді, сондай-ақ онсеми кез келген өнімді немесе схеманы қолданудан немесе пайдаланудан туындайтын кез келген жауапкершілікті мойнына алады және кез келген және барлық жауапкершіліктен, соның ішінде шектеусіз арнайы, салдарлық немесе кездейсоқ зақымдардан бас тартады. Сатып алушы оның өнімдері мен қолданбалары үшін жауап береді онсеми өнімдер, соның ішінде барлық заңдарға, ережелерге және қауіпсіздік талаптарына немесе стандарттарына сәйкестік, қолдау көрсетуге немесе ұсынған қолданбалар ақпаратына қарамастан онсеми. «Типтік» параметрлер онсеми деректер парақтары және/немесе спецификациялар әртүрлі қолданбаларда әр түрлі болуы мүмкін және өзгереді және нақты өнімділік уақыт өте өзгеруі мүмкін. «Типтік параметрлерді» қоса алғанда, барлық операциялық параметрлерді тұтынушының техникалық сарапшылары әрбір тұтынушы қолданбасы үшін тексеруі керек. онсеми өзінің зияткерлік меншік құқықтарының немесе басқалардың құқықтарының кез келген лицензиясын бермейді. онсеми өнімдер өмірді қамтамасыз ету жүйелерінде немесе FDA 3-сыныптағы медициналық құрылғыларда немесе шетелдік юрисдикцияда бірдей немесе ұқсас классификациясы бар медициналық құрылғыларда немесе адам ағзасына имплантациялауға арналған кез келген құрылғыларда маңызды құрамдас ретінде пайдалануға арналмаған, арналмаған немесе рұқсат етілмеген. Сатып алушы сатып алуы немесе пайдалануы керек онсеми кез келген осындай күтпеген немесе рұқсат етілмеген қолдану үшін өнімдерді сатып алушы өтеуге және ұстауға міндетті онсеми және оның лауазымды тұлғалары, қызметкерлері, еншілес ұйымдары, еншілес ұйымдары және дистрибьюторлары осындай мақсатсыз немесе рұқсатсыз пайдаланумен байланысты жеке жарақат немесе өлім туралы кез келген шағымдан тікелей немесе жанама туындайтын барлық талаптарға, шығындарға, залалдар мен шығындарға және ақылға қонымды адвокаттық төлемдерге қарсы зиянсыз. , тіпті егер мұндай шағым мұны дәлелдесе де онсеми бөлікті жобалауға немесе өндіруге қатысты немқұрайлылық танытты. онсеми тең мүмкіндік/қолайлы әрекетті жұмыс беруші болып табылады. Бұл әдебиет барлық қолданыстағы авторлық құқық заңдарына бағынады және ешбір жолмен қайта сатылмайды.

ҚОСЫМША АҚПАРАТ

ТЕХНИКАЛЫҚ БАСЫЛЫМДАР:
Техникалық кітапхана: www.onsemi.com/design/resources/technical−documentation
онсеми Webсайт: www.onsemi.com
ОНЛАЙН ҚОЛДАУ: www.onsemi.com/support
Қосымша ақпарат алу үшін жергілікті сату өкіліне хабарласыңыз www.onsemi.com/support/sales