Onsemi SiC E1B Modul Pandhuan pangguna

Onsemi SiC E1B Modul Pandhuan pangguna

Cakupan

onsemi wis dadi perintis introduksi SiC JFET ing konfigurasi cascode kanthi kompatibilitas drive gerbang menyang Si MOSFET, IGBT, lan SiC MOSFET, adhedhasar ambang 5 V vol.tage lan jangkoan operasi gerbang lebar ± 25 V.

Piranti kasebut minangka ganti cepet banget, kanthi karakteristik dioda awak sing apik banget. onsemi wis nggabungake advantagpiranti daya adhedhasar SiC JFET karo paket modul daya standar industri, E1B, kanggo luwih nambah Kapadhetan daya, efficiency, biaya-efektifitas, lan ease saka nggunakake kanggo sistem daya industri.

Cathetan aplikasi iki ngenalake pedoman pemasangan (PCB lan heatsink) kanggo paket modul daya E1B onsemi paling anyar (setengah jembatan lan jembatan lengkap).

PENTING: Snubber dianjurake banget kanggo modul SiC E1B amarga kacepetan ngalih cepet sing intrinsik. Uga, snubber banget nyuda turn-off switching loss nggawe modul SiC E1B atraktif banget ing ZVS (nol voltage nguripake-on) aplikasi soft-switching kayata phase-shifted full-bridge (PSFB), LLC, etc.

Prodhuk iki dianjurake kanggo nggunakake pin solder lan ngganti phase bahan antarmuka termal, lan ora dianjurake kanggo implementasine nggunakake pas penet lan aplikasi saka pelumas termal. Mangga deleng pedoman pemasangan lan dokumen pandhuan pangguna sing digandhengake karo produk iki kanggo informasi rinci.

Cathetan aplikasi iki uga nyedhiyakake pranala sumber menyang model simulasi, pedoman perakitan, karakteristik termal, linuwih, lan dokumen kualifikasi.

Sumber daya lan Referensi

1. SiC E1B Modul Teknis Swaraview
2. Pedoman Pemasangan Modul SiC E1B
3. SiC Cascode JFET & Modul Pandhuan pangguna
4. SiC E1B Modul DPT EVB User Guide
5. Link Modul SiC onsemi: Modul SiC
6. Simulator Daya EliteSiC
7. onsemi hub pusat solusi daya SiC
8. Asal-Usul SiC JFETs lan Evolusi menyang Ngalih Sampurna

Informasi Modul E1B

Penyebab utama kegagalan modul semikonduktor daya yaiku pemasangan sing ora bener. Pemasangan sing ora apik bakal nyebabake suhu persimpangan sing dhuwur utawa gedhe banget, sing bakal mbatesi umur operasional modul kasebut. Akibaté, instalasi modul sing tepat penting kanggo entuk transfer panas sing dipercaya saka persimpangan piranti SiC menyang saluran pendinginan.

Modul E1B dirancang kanggo disolder menyang papan sirkuit cetak (PCB) lan dipasang ing sink panas kanthi sekrup lan mesin cuci sing wis dipasang, kaya sing ditampilake ing Gambar 1 lan Gambar 2. Informasi luwih lengkap babagan dimensi lan toleransi kanggo ngrancang hardware kanggo sistem kasebut bisa ditemokake ing lembar data modul.

Gambar 1. Lokasi Sekrup Pemasangan Modul (Ndhuwur View)

AND90340/D

Gambar 2. Modul Mounting karo PCB lan Heatsink (Majelis mbledhos View)

Disaranake Pemasangan Urutan

onsemi nyaranake nderek urutan pemasangan kanggo kinerja termal sing luwih apik lan umur modul SiC E1B:

1. Solder pin modul menyang Papan Sirkuit Cetak (PCB)
2. Pasang PCB menyang modul
3. Pasang modul menyang sink panas

Kanthi sekrup sing wis dirakit (nggabungake sekrup, mesin cuci, lan mesin cuci kunci), kencengake modul kasebut menyang sink panas kanthi nggunakake torsi watesan. Sampeyan kudu nyatet sing ukuran lan lumahing heatsink kudu dianggep ing saindhenging proses soldering, minangka transfer panas sing tepat antarane mburi modul lan antarmuka heatsink kritis kanggo kinerja sakabèhé saka paket ing sistem (deleng Gambar 2).

1. Solder Pin Modul menyang PCB
   Pin Solderable digunakake ing modul E1B wis dicenthang lan qualified dening onsemi kanggo PCB FR4 standar.
   Yen PCB mbutuhake proses soldering reflow kanggo komponen liyane, dianjurake kanggo reflow PCB sadurunge soyo tambah modul supaya cahya kanggo suhu dhuwur.

Pro soldering gelombang khasfile ditampilake ing Gambar 4 lan Tabel 1.
Yen teknik penanganan liyane digunakake kanggo nggawe papan sirkuit sing dicithak, tes tambahan, pemeriksaan, lan sertifikasi dibutuhake.

Syarat PCB
FR4 PCB kanthi kekandelan maksimum 2 mm.
Deleng IEC 61249−2−7:2002 kanggo mriksa apa bahan PCB tundhuk karo syarat standar.
Pangguna kanggo nemtokake lapisan konduktif paling luweh kanggo desain sing tepat saka lapisan tumpukan PCB nanging kudu mesthekake PCB multi-lapisan nderek IEC 60249-2-11 utawa IEC 60249-2-1
Yen pelanggan bakal nimbang PCB sisi loro, deleng IEC 60249-2-4 utawa IEC 60249-2-5

Solder Pin Requirement
Faktor kunci kanggo nggayuh sambungan solder kanthi linuwih yaiku desain PCB.
Dhiameter bolongan sing dilapisi ing PCB kudu digawe miturut ukuran pin solder (pirsani Gambar 3).

LAN90340
Yen desain bolongan PCB ora bener, masalah potensial bisa kedadeyan.
Yen diameteripun bolongan final cilik banget, bisa uga ora dilebokake kanthi bener lan bakal nyebabake pin rusak lan ngrusak PCB.
Yen diameteripun bolongan final gedhe banget, bisa uga ora kasil kinerja mechanical lan electrical apik sawise soldering. Kualitas solder kudu ngrujuk menyang IPC-A-610.
Parameter sing disaranake kanggo suhu proses solder gelombang profiles adhedhasar IPC-7530, IPC-9502, IEC 61760-1: 2006.

Figure 3. Modul Mounting menyang PCB Sadurunge dipasang menyang Heat Sink

Gambar 4. Khas Wave Soldering Profile (Referensi EN 61760-1:2006)

Tabel 1. GELOMBANG KHAS SOLDering PROFILE (Referensi EN 61760-1:2006)

Pasang PCB menyang Modul

Nalika PCB soldered langsung ing ndhuwur modul, nandheske mechanical utamané ing peserta solder. Kanggo nyuda stres kasebut, sekrup tambahan bisa digunakake kanggo ndandani PCB menyang papat standoffs modul, ndeleng Gambar 5.
Modul kompatibel karo ngawut-awut nutul dhewe (M2.5 x L (mm)), gumantung ing kekandelan PCB.

Dawane benang sing mlebu ing bolongan standoff kudu minimal Lmin 4 mm lan maksimal Lmax 8 mm. Disaranake nggunakake obeng sing dikontrol sacara elektronik utawa obeng listrik kanggo njamin akurasi sing luwih apik.


Gambar 5. Pemasangan PCB ing Modul E1B: (a) Lubang Pemasangan PCB E1B kanthi Standoff, lan (b) Kedalaman Keterlibatan Utas Sekrup Maksimum

Persyaratan Pemasangan PCB
Ambane bolongan standoff 1.5 mm mung minangka pandhuan entri sekrup lan ora kena pengaruh apa-apa.

Faktor utama yaiku jumlah torsi sing diidini kanggo proses pre-tightening lan tightening:

• Pre-tightening = 0.2 ~ 0.3 Nm
• Pengetatan = 0.5 Nm Maks

Gambar 6. Pemasangan PCB ing Modul E1B: Alignment Vertikal Screw Self-tapping (a) Aligned, lan (b) Misaligned.

Pemasangan Modul menyang Heatsink

Persyaratan Heatsink
Kondisi permukaan heatsink minangka faktor penting ing kabeh sistem transfer panas lan kudu kontak lengkap karo heatsink. Lumahing substrat modul lan permukaan sink panas kudu seragam, resik, lan bebas kontaminasi sadurunge dipasang. Iki kanggo nyegah voids, kanggo nyilikake impedansi termal lan nggedhekake jumlah daya sing bisa dissipated ing modul lan entuk target resistance termal adhedhasar datasheet. Kualitas permukaan heatsink dibutuhake kanggo entuk konduktivitas termal sing apik miturut DIN 4768−1.

• Kekasaran (Rz): ≤10 m
• Flatness saka heatsink adhedhasar dawa 100 mm: ≤50 m

Bahan Antarmuka Termal (TIM)
Materi antarmuka termal sing digunakake ing antarane kasus modul lan heatsink minangka kunci kanggo entuk kinerja termal sing dipercaya lan berkualitas. Pelumas termal utawa tempel termal ora dianjurake kanggo modul tanpa baseplate kaya E1B.
Tanpa baseplate tembaga nglukis minangka panyebaran panas, efek pump-out pelumas termal (kanthi ekspansi termal lan kontraksi lapisan TIM antarane kasus modul lan heatsink sajrone siklus daya utawa siklus suhu) nambah pembentukan kekosongan ing lapisan TIM lan nduwe pengaruh negatif sing signifikan ing umur siklus daya modul.

tinimbang, TIM nggunakake materi owah-owahan phase dianjurake banget kanggo modul E1B. Figure 7 nuduhake asil muter daya kanggo 1200 V 100 A modul setengah jembatan (UHB100SC12E1BC3N) nggunakake rong cara beda, pelumas termal vs materi owah-owahan phase. Sumbu horisontal nuduhake jumlah siklus. Sumbu vertikal nuduhake VDS piranti sajrone Tj_rise ing 100 °C. Kurva abang nuduhake siklus daya kanthi pelumas termal. Kurva biru nuduhake siklus daya kanthi materi owah-owahan fase. Kurva abang mung bisa nganti 12,000 siklus sadurunge pelarian termal kedadeyan amarga degradasi resistensi termal saka efek pompa pelumas termal. Kanggo modul E1B padha nggunakake materi owah-owahan phase kanggo heatsink TIM Ngartekno nambah daya muter ngluwihi 58,000 siklus.

Gambar 8 nuduhake kahanan test cycling daya lan persiyapan Gambar 7. Kinerja Cycling Daya Modul E1B karo TIM Beda kanggo Heatsink: Thermal Grease vs Phase Change Material

Gambar 8. E1B Module Power Cycling Test (a) Setup, lan (b) Test Conditions

Biasane, sawise pemasangan mekanik, materi owah-owahan fase kudu dipanggang ing oven kanggo ngidini TIM ngganti fase supaya luwih ngisi kekosongan mikroskopis ing antarane kasus modul lan heatsink lan nyuda resistensi termal saka kasus modul dadi heatsink. Ing ndhuwur example ditampilake ing Figure 7 lan Figure 8, resistance termal saka prapatan piranti kanggo banyu suda saka 0.52 °C/W dadi 0.42 °C/W sawise 1 jam baking ing 65 °C. Mangga takon supplier TIM kanggo instruksi rinci.

CATETAN: Sembarang jinis materi owah-owahan fase sing beda kudu dievaluasi lan dites tambahan dening pelanggan kanthi nuruti instruksi saka vendor TIM (materi pangowahan fase) kanggo njamin kinerja sing optimal

Pemasangan Modul menyang Heatsink
Prosedur sing soyo tambah uga faktor penting kanggo njamin kontak efektif modul lan heatsink karo materi owah-owahan phase ing antarane. Elinga yen heatsink lan modul ora kena ndemek kabeh area supaya ora ana pemisahan lokal ing antarane rong komponen kasebut. Tabel 2 ringkesan soyo tambah pedoman kanggo lampiran heatsink.

Tabel 2. REKOMENDASI ​​MOUNTING HEATSINK onsemi SiC E1B

Pertimbangan Pemasangan liyane

Sistem sakabèhé saka modul sing dipasang kudu dianggep. Yen modul wis bener ditempelake menyang sink panas lan papan sirkuit, kinerja sakabèhé saka prodhuk bakal ngrambah.
Ukuran sing cocog kudu ditindakake kanggo nyuda geter amarga PCB mung disolder menyang modul.
Terminal solder sing lemah kudu dihindari. Pin individu mung bisa dimuat jejeg menyang sink panas kanthi tekanan maksimal, tension, lan jarak sing cukup ing antarane PCB lan heatsink kudu dievaluasi dening aplikasi pelanggan.

Kanggo nyilikake kaku mechanical ing PCB lan modul, utamané nalika PCB wis komponèn abot dianjurake kanggo nggunakake pos papan, ndeleng Gambar 9.

Gambar 9. E1B Modul PCB lan Heatsink Mounting karo Space Post

Ukuran sing disaranake (X) antarane pos papan lan pinggir bolongan pemasangan PCB yaiku ≤ 50 mm.
Yen sawetara modul dipasang ing PCB sing padha, variasi dhuwur ing antarane modul bisa nyebabake tekanan mekanik ing sambungan solder. Kanggo nyilikake stres, dhuwur sing disaranake (H) saka postingan spasi yaiku 12.10 (± 0.10) mm.

Requirement Reresik lan Creepage

Jarak mechanical saka Déwan antarane modul lan PCB kudu ketemu reresik lan kadohan creepage dibutuhake dening IEC 60664-1 Revisi 3. Figure 10 nuduhake ilustrasi.
Reresik minimal yaiku jarak antarane sirah sekrup lan permukaan ngisor PCB kudu nduweni jarak sing cukup kanggo nyegah konduktivitas listrik ing wilayah kasebut.
Utawa, langkah-langkah insulasi tambahan, kayata slot PCB, lapisan utawa pot khusus bisa uga kudu dileksanakake kanggo nyukupi standar jarak lan jarak creepage sing cocog.

Gambar 10. Clearance antarane Screw lan PCB

Jinis meneng nemtokake longkangan reresik minimal antarane iku lan PCB. Kanthi sekrup sirah pan miturut ISO7045, mesin cuci kunci sesuai karo DIN 127B lan mesin cuci rata DIN 125A, lan clamp sing ditampilake ing Figure 10, kadohan bakal 4.25 mm. Reresik lan creepage khas kasedhiya ing lembar data. Rincian liyane babagan reresik modul utawa jarak creepage bisa hubungi dhukungan aplikasi utawa sales lan marketing.

Kabeh jeneng merek lan jeneng produk sing katon ing dokumen iki minangka merek dagang utawa merek dagang kadhaptar saka sing duwe.

onsemi, , lan jeneng, tandha, lan merek liyane sing kadhaptar lan/utawa merek dagang hukum umum saka Semiconductor Components Industries, LLC dba "onsemi" utawa afiliasi lan/utawa anak perusahaan ing Amerika Serikat lan/utawa negara liya. onsemi nduweni hak kanggo sawetara paten, merek dagang, hak cipta, rahasia dagang, lan properti intelektual liyane.
A dhaftar saka onsemi kang produk / jangkoan paten bisa diakses ing www.onsemi.com/site/pdf/Patent−Marking.pdf. onsemi nduweni hak kanggo ngganti sembarang wektu kanggo produk utawa informasi ing kene, tanpa kabar. Informasi ing kene diwenehake "as-is" lan onsemi ora menehi garansi, perwakilan utawa jaminan babagan akurasi informasi, fitur produk, kasedhiyan, fungsi, utawa kecocokan produk kanggo tujuan tartamtu, uga ora onsemi nganggep sembarang tanggung jawab njedhul metu saka aplikasi utawa nggunakake produk utawa sirkuit, lan khusus disclaims sembarang lan kabeh tanggung jawab, kalebu tanpa watesan khusus, karusakan consequential utawa insidental. Panuku tanggung jawab kanggo produk lan aplikasi sing digunakake onsemi produk, kalebu tundhuk karo kabeh hukum, peraturan lan syarat utawa standar safety, preduli saka informasi dhukungan utawa aplikasi sing diwenehake dening onsemi. Parameter "khas" sing bisa diwenehake ing onsemi sheets data lan / utawa specifications bisa lan beda-beda ing aplikasi beda lan kinerja nyata bisa beda-beda saka wektu. Kabeh paramèter operasi, kalebu "Typicals" kudu divalidasi kanggo saben aplikasi customer dening ahli technical customer. onsemi ora ngirim lisensi apa wae miturut hak properti intelektual utawa hak wong liya. onsemi produk ora dirancang, dimaksudaké, utawa sah kanggo nggunakake minangka komponen kritis ing sistem support urip utawa piranti medis FDA Kelas 3 utawa piranti medis kanthi klasifikasi sing padha utawa padha ing yurisdiksi manca utawa piranti apa wae sing dimaksudake kanggo implantasi ing awak manungsa. Apa Buyer tuku utawa nggunakake onsemi produk kanggo aplikasi sing ora disengaja utawa ora sah kasebut, Panuku bakal menehi ganti rugi lan nahan onsemi lan perwira, karyawan, anak perusahaan, afiliasi, lan distributor ora mbebayani tumrap kabeh pratelan, biaya, kerusakan, lan biaya, lan biaya pengacara sing cukup sing muncul saka, langsung utawa ora langsung, pratelan cidera utawa pati sing ana gandhengane karo panggunaan sing ora disengaja utawa ora sah. , sanajan pratelan kasebut nyatakake yen onsemi ora nggatekake babagan desain utawa manufaktur bagean kasebut. onsemi minangka Majikan Kesempatan Podo / Afirmatif. Literatur iki tundhuk marang kabeh hukum hak cipta sing ditrapake lan ora didol maneh kanthi cara apa wae.

INFORMASI TAMBAHAN

PUBLIKASI TEKNIS:
Pustaka Teknik: www.onsemi.com/design/resources/technical−documentation
onsemi Websitus: www.onsemi.com
Dhukungan ONLINE: www.onsemi.com/support
Kanggo informasi tambahan, hubungi Sales Representative lokal ing www.onsemi.com/support/sales