tag 标签: IGBT

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  • 热度 3
    2020-9-8 09:26
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    新能源汽车的“芯”路程
    一、新能源汽车产业的机遇 新能源汽车产业的溢出效应巨大,它的发展有效促进了通信、互联网、电子信息、充电设施等行业的协同创新发展。与此同时,随着汽车电动化、网联化、智能化的趋势越来越明显,新能源汽车的创新也离不开芯片等电子信息技术。自2010年以来,这10年间中国一直以各项政策措施刺激消费者和制造商涌入新能源汽车市场。 如今,在绿色、低碳和可持续发展这些大方向倡导下,中国的新能源汽车产业快速发展,更多的人开始接受新能源汽车。按发展规划,到2025年,中国市场新能源汽车的销量将会达到700万辆,约占全部汽车销量的25%。因此,中国的新能源汽车产业的发展,比其他国家地区都要迅速,并且市场规模非常巨大。 二、芯片是新能源汽车的心脏 从传统汽车到新能源,无论车型如何变化,技术如何更新,都离不开主导和控制各部件功能实现的纽带---芯片。可以说,没有芯片,汽车就无法运行。 在纯电动汽车系统中,电源系统、电机控制和调速、传动系统、转向装置、制动系统以及各种单体功能实现,都或多或少的直接或间接需要芯片控制,尤其当前使用的域控制器,更需要芯片之间的配合和实现;而新能源汽车区别于传统汽车最核心的技术就是“三电”:电池、电机、电控。而最为关键的IGBT芯片——IGBT直接控制驱动系统直、交流电的转换,决定了车辆的扭矩和最大输出功率等。其优异的电流输出控制能力可提升新能源车的输出功率,直接提升整车的加速性能。 有人问,什么是IGBT? (Insulated Gate Bipolar Transistor) 1)IGBT,全称是“绝缘栅双极型晶体管”,是由 BJT(双极结型晶体三极管) 和 MOS(绝缘栅型场效应管) 组成的复合全控型-电压驱动式-功率半导体器件。 2)IGBT,IGBT融合了MOSFET以及BJT两种器件的优点,如驱动功率小,饱和压降低等。IGBT芯片只有人的指甲盖那么大小,其上蚀刻十几万乃至几十万的微观结构电路,只有借助显微镜才能看清。然而,就是这个指甲盖大小的东西,却在能源转换与传输中起着心脏般的重要作用,它是自动控制和功率变换的核心器件,是影响电动汽车性能的核心技术。 3)IGBT,它被称为电力电子装置的“CPU”。形象地说,IGBT就是一个控制电能的超级开关。采用IGBT进行功率变换,能够提高用电效率和质量,是解决能源短缺问题和降低碳排放的关键技术。IGBT约占整车成本的5-10%,是除电池之外成本第二高的元件。 三、国内与国外的IGBT芯片现状差异 IGBT芯片属于汽车功率半导体的一种,因设计门槛高、制造技术难、资金投入大,被业内称为电动汽车核心技术的“珠穆拉玛峰”。目前,我国车用IGBT技术相比于国外,芯片和模块在国内尚未完全形成产业布局,IGBT芯片等仍不具备完全自主生产能力,具备系统完整知识产权的整车企业和零部件企业仍是少数。因而,中国汽车芯片市场基本由国外厂商主导,英飞凌、NXP、高通等占据了绝大部分市场份额。 ——2019年国内新能源汽车用IGBT市场份额 四、国内车规级芯片破局之路 习近平主席在召开的中央财经委员会第二次会议上强调,关键核心技术是国之重器,对推动我国经济高质量发展、保障国家安全都具有十分重要的意义,必须切实提高我国关键核心技术创新能力,把科技发展主动权牢牢掌握在自己手里,为我国发展提供有力科技保障。 在汽车半导体在时代发展的大背景下,我们看到,传统芯片厂商之间正在通过兼并收购等方式快速扩展技术和产品能力、建立整合优势;老牌半导体厂商自主技术逐渐突破,迎来曙光;科技巨头也加紧推进在自动驾驶计算类芯片领域的布局和产品落地,AI智能芯片成为创业企业的发展摇篮。伴随汽车智能化渗透率提升,传感器芯片、控制器芯片、智能座舱芯片等市场规模有望快速成长。中国汽车半导体有望迎来需求(电动智能互联)&供给(进口替代)共振! 小结 在展望新能源汽车快速发展的同时,我们须认识到,稳定、高效、安全、可靠的电池管理系统(BMS)产品,是保障电动汽车的正常运行的关键,而电池管理芯片是核心,只有芯片的国产化,我国新能源汽车才能拥有可持续发展的“芯”未来。 * *有采购芯片需求(样板可售),详情联系芯广场公众号。
  • 热度 6
    2020-3-9 14:56
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    IGBT模块上有一个“续流二极管”。它有什么作用呢? 答:当PWM波输出的时候,它是维持电机内的电流不断用的。 我在说明变频器逆变原理的时候,用的一个电阻做负载。 电阻做负载,它上面的电流随着电压有通断而通断,上图所示的原理没有问题。 但变频器实际是要驱动电机的,接在电机的定子上面,定子是一组线圈绕成的,就是“电感”。 电感有一个特点:它的内部的电流不能进行突变。 所以当采用PWM波输出电压波形时,加在电机上的电压就是“断断续续”的,这样电机内的电流就会“断断续续”的,这就给电机带来严重的后果:由于电感断流时,会产生反电动势,这个电动势加在IGBT上面,对IGBT会有损害。解决的办法:在IGBT的CE极上并联“续流二极管”。有了这个续流二极管,电机的电流就是连续的。 具体怎么工作的呢? 如下图,负载上换成了一个电感L。当1/4开通时,电感上会有电流流过。 然后PWM波控制1/4关断,这样上图中标箭头的这个电路中就没有电流流过。由于电感L接在电路中,电感的特性,电流不能突然中断,所以电感中此时还有电流流过,同时因为电路上电流中断了,导致它会产生一个反电动势,这个反电动势将通过3的续流二极管加到正极上,由于正极前面有滤波电容,这个反电动势可以对电容进行充电。这样,正极的电压也不会上升。如下图: 坦白说,上面的这个解释节我写得不是很有信心,我希望有高人出来指点一下。欢迎朋友在评论中留言。 我会在后面写《变频器的输出电流》一节中,通过实际的电流照片,验证这个二极管的作用。 * * * * * * * * * 现在来解释在《变频器整流部分元件》中说,在《电流整流的方式分类》中讲的“也可以用IGBT进行整流”有问题的。 IGBT,通常就是一个元件,它不带续流二极管。即是这个符号: 商用IGBT模块,都是将“IGBT+续流二极管”集成在一个整体部件中,即下面的这个符号。 在工厂中,我们称这个整体部件叫IGBT,不会说“IGBT模块”。 我们可以用“IGBT模块”搭接一个桥式整流电路,利用它的续流二极管实现整流。 这样,我们说:IGBT也可以进行整流,也没有错。但它的实质,还是用的二极管实现了整流。 既然是用了“IGBT模块”上的“续流二极管”整流,为什么不直接用“二极管”呢? 答案是:这一种设计是利用“IGBT”的通断来治理变频器工作时产生的“谐波”,这个原理以后写文再讲。
  • 热度 11
    2019-1-22 17:48
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    我们用的IGBT,在核心元件表面,还有一层“果冻”,这个果冻起什么作用?我估计有以下可能、目的: 1,散热 2,绝缘 3,保护核心元件工作时不氧化? 4,灭弧 下面来说一说这些几种功能的可能性: 1,散热:通常IGBT的背面是一个散热板,通过这个散热板将热量散走,由于IGBT的核心元件是直接贴在背板上的,所以它就不必要这个“果冻”散热。我自己也用过将一点果冻粘在手上,然后用电铬铁去烫另一边,一分钟后,我的手指头感觉不到烫,然后我用另一个手去碰铭铁烫过的地方,很烫。这说明果冻的传热系数很低。 因此不是用来散热的。 2,绝缘:核心元件之间靠得很近,有可能通过这个果冻来防止不同电压的线之间打弧,所以有绝缘功能。 3,保护核心元件工作时不氧化, 我估计有这个可能,核心元件工作时,温度可以达到100度。这个温度在空气中,氧化的速度会很快,有了果冻保护,可以防止氧化。 4,灭弧: 这个应是它的主要功能,我看到有的烧毁的IGBT,里面的都发黑,且有空洞。这个应是果冻吸热的结果,果冻吸了热,它会蒸发,同时将烧毁时的“电弧”灭了,以免电弧损坏其它零件。
  • 热度 9
    2019-1-14 17:31
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    为什么有的IGBT失效了,感觉是续流二极管击穿,但实际拆解后发现是IGBT击穿 ... ...
    我遇到一个故障,IGBT组件在机组上失效。将驱动板和IGBT分开来(我们的IGBT组件是IGBT模块+驱动板焊在一起的),用万用表二极管档量IGBT的输入输出。 结果二极管档显示短路。然后用万用表测量,也显示短路。感觉是续流二极管烧穿了。 后来把这一块失效的IGBT给厂商分析,结果厂商分析下来是IGBT的DS极短路。 提供的照片显示是IGBT上有一个烧融点,后来想明白了,由于IGBT的CE极和续流二极管负正极并联。这样如果IGBT的CE极短路了,看上去就是续流二极管发生了短路。
  • 热度 7
    2018-9-10 17:35
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    第一次发贴,写得不是很有条理。欢迎大家一起交流。 *********** 背景: 我工作的单位做VSD(变频启动柜),IGBT是它上的关键元件。 要让IGBT工作,得有一块驱动板(PCBA).我们现在的设计方案:采用Infineon的一款焊接型IGBT,将它和PCBA焊在一起。我们称这个组件为IGBT组件。 如果在应中用,这个组件出了问题,我们就没有办法区别是PCBA有问题,IGBT有问题。 之前,遇到这个问题时,我们都是直接把二者分开,然后把它们分别送给供应商做分析。 IGBT供应商分析的结果,都是IGBT良品,但又不建议使用。 这么一来,时间长了,我们也不高兴再送IGBT厂商分析,直接报废。(一年报废的金额可以相像有多大)。后来报废的钱太多了,老板又心疼,让我们想想办法怎么减少损失。 我们就采用:IGBT坏的可能低,驱动板有问题的可能性大。 这样就将IGBT再次使用,但总归会有一些IGBT确实是坏的,生产线发现再次使用的IGBT是坏的,就火大(他们要将IGBT和驱动板用烙铁分开来,烦的)。 ********************** 最近我仔细研究了IGBT的原理,一个IGBT并联一个继流二极管。 这样我们就可以用简单的办法来判别IGBT本身有没有问题了。 1,当组件有问题时,先用万用表的二极管档对IGBT的续流二极管进行测量,确实有二极管反向导通的现象。(这个肯定是不合格的,就退供应商分析。)这样就少了不良IGBT再次使用的问题。生产线员工看到它确实是坏的,也就乐意把它们分开。 2,如果二极管测试合格的,就把IGBT和驱动板分开,对IGBT件单独检测。 检测的办法:在它的门极和发射极之加9V电压(9V电池做电源),然后用万用表的二极管档在CE之间测量,良品,CE极之间应有0.3V左右的电压降。如果是无穷大,或者为0,或者其它电压降(我们曾遇到过一个案例:比如0.47V,)就是坏的。 利用以上办法,我们对生产线上的不良组件进行了分选,基本上只有10%左右的不良。选出来的良品再使用时,尚未发生IGBT组件测试有问题的案例。 ***********
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