Влияние топологии многокристальных IGBT-модулей на распределение тока между транзисторными чипами в статических режимах работы

Владимир [Vladimir] Викторович [V.] Веревкин [Verevkin]; Станислав [Stanislav] Леонидович [L.] Стригунов [Strigunov]; Анастасия [Anastasiya] Петровна [P.] Пилипенко [Pilipenko]; Кирилл [Kirill] Андрианович [A.] Волобуев [Volobuev]

doi:10.24160/1993-6982-2019-6-101-105

Владимир [Vladimir] Викторович [V.] Веревкин [Verevkin]
Станислав [Stanislav] Леонидович [L.] Стригунов [Strigunov]
Анастасия [Anastasiya] Петровна [P.] Пилипенко [Pilipenko]
Кирилл [Kirill] Андрианович [A.] Волобуев [Volobuev]

DOI: https://doi.org/10.24160/1993-6982-2019-6-101-105

Ключевые слова: многокристальный модуль IGBT с параллельно включенными чипами, токораспределение, полумост

Аннотация

Проведено экспериментальное исследование факторов, влияющих на распределение постоянного тока между параллельно включенными транзисторными чипами в многокристальном IGBT-модуле.

Выполнены измерения вольт-амперных характеристик (ВАХ) однокристальных модулей с номинальным рабочим током 200 А и напряжением 1200 В в диапазоне тока коллектора от 50 до 200 А при температурах 25, 90, 120 и 150 °С для оценки компенсационной возможности положительной температурной зависимости напряжения насыщения.

Поставлен сравнительный эксперимент по измерению падения напряжения на отдельных участках системы проводников образцов модулей IGBT с различными топологиями, сделанных по схеме полумоста и содержащих по три параллельно включенных чипа, при пропускании через модуль постоянного тока 400 А. По результатам эксперимента установлено, что выравнивание распределения тока между чипами за счет положительной температурной зависимости напряжения насыщения имеет ограниченные возможности, а одним из способов выравнивания тока через транзисторные чипы является использование сопротивления алюминиевой системы проводников. Проведены сравнительные испытания для оценки стойкости модулей с различной топологией к воздействию циклической токовой нагрузки в режиме, обеспечивающем ускоренную деградацию паяного шва между чипом и DBC-подложкой. Результаты эксперимента подтверждают актуальность учета факторов, влияющих на статическое распределение тока между чипами при разработке топологии многокристальных IGBT-модулей.

Сведения об авторах

Владимир [Vladimir] Викторович [V.] Веревкин [Verevkin]

кандидат технических наук, начальник отдела испытаний полупроводниковых приборов АО «Протон-Электротекс», Орел, e-mail: verevkin.v52@gmail.com

Станислав [Stanislav] Леонидович [L.] Стригунов [Strigunov]

инженер-конструктор по испытательному оборудованию АО «Протон-Электротекс», Орел, e-mail: st.strigunov@proton-electrotex.com

Анастасия [Anastasiya] Петровна [P.] Пилипенко [Pilipenko]

инженер-технолог ОРП IGBT АО «Протон-Электротекс», Орел, e-mail: a.pilipenko@proton-electrotex.com

Кирилл [Kirill] Андрианович [A.] Волобуев [Volobuev]

начальник ОРП IGBT АО «Протон-Электротекс», Орел, e-mail: k.volobuev@proton-electrotex.com

Литература

1. Bäßler M., Münzer M., Burkert S. Research of Current Distribution in IGBT Modules with Multiple Chips in Parallel // Proc. PCIM Europe Conf. 2005.
2. Wu R. e. a. Comprehensive Investigation on Current Imbalance Among Parallel Chips Inside MW-scale IGBT Power Modules // Proc. IX Intern. Conf. Power Electronics and ECCE Asia. 2015. Pp. 850—856.
3. Chen N. e. a. Dynamic Characterization of Parallel-connected High-power IGBT Modules // IEEE Trans. Industry Appl. 2015. V. 51. No. 1. Pp. 539—546.
4. Morishita K. e. a. Investigations of Parallel Connected IGBT's Using Electromagnetic Field Analysis // Proc. IEEE European Conf. Power Electronics and Appl. 2005. P. 5.
5. Liang K. e. a. Research and Measurement of Chip Current Imbalance in IGBT Module with Multiple Chips in Parallel // Proc. Inter. Conf. Electrical Machines and Systems. Busan. 2013. Pp. 1851—1856.
6. Azar R. e. a. The Current Sharing Optimization of Paralleled IGBTs in a Power Module Tile Using a PSpice Frequency Dependent Impedance Model // IEEE Trans. Power Electronics. 2008. V. 23. No. 1. Pp. 206—217.
---
Для цитирования: Веревкин В.В., Стригунов С.Л., Пилипенко А.П., Волобуев К.А. Влияние топологии многокристальных IGBT- модулей на распределение тока между транзисторными чипами в статических режимах работы // Вестник МЭИ. 2019. № 6. С. 101—105. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-6-101-105.
#
1. Bäßler M., Münzer M., Burkert S. Research of Current Distribution in IGBT Modules with Multiple Chips in Parallel. Proc. PCIM Europe Conf. 2005.
2. Wu R. e. a. Comprehensive Investigation on Current Imbalance Among Parallel Chips Inside MW-scale IGBT Power Modules. Proc. IX Intern. Conf. Power Electronics and ECCE Asia. 2015:850—856.
3. Chen N. e. a. Dynamic Characterization of Parallel-connected High-power IGBT Modules. IEEE Trans. Industry Appl. 2015;51;1:539—546.
4. Morishita K. e. a. Investigations of Parallel Connected IGBT's Using Electromagnetic Field Analysis. Proc. IEEE European Conf. Power Electronics and Appl. 2005. P. 5.
5. Liang K. e. a. Research and Measurement of Chip Current Imbalance in IGBT Module with Multiple Chips in Parallel. Proc. Inter. Conf. Electrical Machines and Systems. Busan. 2013:1851—1856.
6. Azar R. e. a. The Current Sharing Optimization of Paralleled IGBTs in a Power Module Tile Using a PSpice Frequency Dependent Impedance Model. IEEE Trans. Power Electronics. 2008;23;1:206—217.
---
For citation: Verevkin V.V., Strigunov S.L., Pilipenko A.P., Volobuev K.A. The Influence of Multichip IGBT Modules Topology on the Distribution of Current among Transistor Chips in Static Operation Modes. Bulletin of MPEI. 2019;6:101—105. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2019-6-101-105