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IGBT7与IGBT4在伺服驱动器中的对比测试

最新更新时间:2021-10-25
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IGBT7作为英飞凌最新一代IGBT技术平台,它与IGBT4的性能对比一直是工程师关心的问题。本文通过FP35R12W2T4与 FP35R12W2T7在同一平台伺服驱动中的测试,得到了相同工况下IGBT4与IGBT7的结温对比。实验结果表明,在连续大功率负载工况与惯量盘负载工况的对比测试中,IGBT7的结温均低于IGBT4。


伺服驱动系统响应速度快,过载倍数高,小型化和高功率密度的趋势更是对功率器件提出了更苛刻的要求。英飞凌明星产品IGBT7凭借超低导通压降、dv/dt可控、175℃过载结温、完美契合伺服驱动器的所有需求。英飞凌—晶川—迈信联合研发基于IGBT7的伺服驱动完整解决方案,可显著提高功率密度。驱动芯片采用英飞凌无磁芯变压器1EDI20I12MH。因为IGBT7独特的电容结构,不易寄生导通,因此可以使用单电源设计,最大程度上简化了驱动设计。主控MCU采用XMC4700/4800,电机位置检测采用TLE5109,实现转速与位置的精准控制。

伺服驱动样机


伺服驱动功率板


伺服驱动控制板


为了对比IGBT4与IGBT7在伺服驱动中的表现,我们使用了同一平台的两台伺服驱动,分别搭载PIN脚布局相同的FP35R12W2T4与FP35R12W2T7,在相同dv/dt条件下(dv/dt=5600V/us),进行测试。


我们设计了两种典型工况对比方案,来对比IGBT4与IGBT7在相同的工况下的结温,分别是连续大负载对比测试与惯量负载对比测试。待测IGBT模块内的IGBT芯片上预埋热电偶,通过将热电偶连接数据采集仪,可以直接读出IGBT芯片结温。


连续大负载对比测试


  • 加载采用两台电机对拖,被测电机系统工作于电动状态,负载电机系统工作于发电状态;

  • 分别采用基于IGBT4和IGBT7的驱动器驱动被测电机,两台驱动器每次加载的开关频率、输出电流/功率一样;

  • 采用功率分析仪测试驱动器的输入功率、输出功率,计算驱动器的损耗和效率。


连续大负载对比测试平台


下图是连续大负载工况下的IGBT4与IGBT7结温对比。


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