FRED整流桥开关模块是由六个超快康复二极管芯片和一个大功率高压晶闸管芯片按必定电路连成后一起封装在一个PPS(加有40%玻璃纤维)外壳内制成, 模块内部的电联接方法如图1所示。
图中VD1~VD6为六个芯片, 彼此联成三相整流桥、晶闸管串接在电桥的正输出端上。图2示出了模块外形结构示意图, 现将图中的首要结构件的功用分述如下:
1)铜基导热底板:其功用为陶瓷覆铜板(DBC基板)供给联合支撑和导热通道, 并作为整个模块的结构根底。因而, 它必定要有高导热性和易焊性。
因为它要与DBC基板进行高温焊接, 又因它们之间热线/℃, DCB约不5.6×10-6/℃)相差较大, 为此, 除需选用掺磷、镁的铜银合金外, 并在焊接前对铜底板要进行必定弧度的预弯,
/℃ , DCB为5.6×10-6/℃), 因而能够与硅芯片直接焊接, 然后简化模块焊接工艺和下降热阻。
一起, DBC基板可按功率电路单元要求刻蚀出林林总总的图形, 以用作主电路端子和操控端子的焊接支架, 并将铜底板和电力半导体芯片彼此电气绝缘, 使模块具有有效值为2.5kV以上的绝缘耐压。
3)电力半导体芯片超快康复二极管(FRED)和晶闸管(SCR)芯片的PN结是玻璃钝化维护, 并在模块制造的过程中再涂有RTV硅橡胶, 并灌封有弹性硅凝胶和环氧树脂, 这种多层维护使电力半导体器材芯片的安稳性很高牢靠。
半导体芯片直接焊在DBC基板上, 而芯片正面都焊有经外表处理的钥片或直接用铝丝键协作为主电极的引出线, 而部分连线是经过DCB板的刻蚀图形来完成的。
依据三相整流桥电路共阳和共阴的衔接特色, FRED芯片选用三片是正烧即芯片正面是阴极、不和是阳极和三片是反烧即芯片正面是阳极、不和是阴极, 并运用DCB基板的刻蚀图形, 使焊接简化。
一起, 所有主电极的引出端子都焊在DCB基板上, 这样使连线削减, 模块牢靠性进步。
4)外壳壳体选用抗压、抗拉和绝缘强度高以及热变温度高的, 并加40%有玻璃纤维的聚苯硫醚(PPS)注塑型资料组成,
它能很好地处理与铜底板、主电极之间的热胀冷缩的匹配问题, 经过环氧树脂的浇注固化工艺或环氧板的距离, 完成上下壳体的结构衔接, 以到达较高的防护强度和气闭密封, 并为主电极引出供给支撑。
现在, 图中的VD1~VD6均选用一般整流二极管, R为充电限流电阻, K为接触器, 其作用是对充电限流电阻进行短接。
因为高的开关频率, 以及VD1~VD6的反向康复峰值电流高和反向康复时刻比较久, 因而发生谐波, 并使电流、电压的波形严峻畸变, 噪声很高, 用超快康复二极管(FRED)代替一般整流二极管作为逆变器的输入整流器,
可使变频器的噪声下降到15dB, 这首要是因为FRED的关断特性(低的反向康复峰值电流和短的反向康复时刻)所决议。图5给出了FRED导通和关断期间的电流波形图。
FRED的其首要反向关断特性参数为:反向康复时trr=ta+tb(ta-少量载流子在存储时刻, ta-少量载流子复合时刻)；反向康复峰值电流IRM；反向康复电荷Qrr=1/2trr×IRM以及表明器材反向康复曲线软度的软度因子S=tb/ta。
而FRED的正导游通首要参数有：正向均匀电流IF(AV)；正向峰值电压UFM；正向均方根电流IF(RMS)以及正向(不重复)浪涌电流IFSM。
FRED的反向阴断特性参数为：反向重复峰值电压URRM和反向重复峰值电流IRRM。
有必要指出反向康复时刻trr跟着结温Tj的升高, 所加反向电压URRM的增高以及流过的正向电流IF(AV)的增大而增加, 而首要用来核算FRED的功耗和RC维护电路的反向康复峰值电流IRM和反向康复电荷Qrr亦随结温Tj的升高而增大。
因而, 在选用由FRED组成的“三相FRED整流桥开关模块”时, 有必要最大极限地考虑这些参数的测验条件, 以便作必要的调整。
这儿值得提出的是现在的价格比一般整流二极管高, 但因为运用FRED使变频器的噪音大幅度下降(下降达15dB), 这将直接影响到变频器内EMI滤波电路的电容器和电感器的规划, 使它们的尺度大大缩小和价格大幅度下降, 并使变频器更能契合EMI规范的要求。
此外, 在变频器中, 对充电限流电阻下进行短接的开关, 现在一般都选用机械接触器, 但因为环境的影响, 特别是在湿度大或带粉尘的环境下, 往往会使触头损坏, 别的接触器接通和断开时发生电弧, 致使接触器寿数削减而损坏, 然后极度影响变频器的安稳牢靠作业。
为了处理上述存在的问题, 选用FRED代替一般整流二极管，选用晶闸管代替机械接触器, 制成如图所示的“三相整流桥开关模块” , 这种模块用于变频器后, 能使变频器功能大幅度的提高、体积缩小、分量减轻、作业安稳牢靠。
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