Hochleistungs-Dual-IGBT-Modul: Hochentwickelte Leistungselektronik-Lösung für Industrieanwendungen

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doppel-IGBT-Modul

Das Dual-IGBT-Modul (Insulated Gate Bipolar Transistor) stellt eine bedeutende Weiterentwicklung in der Leistungselektronik dar, indem es zwei IGBT-Bauelemente in einem Gehäuse vereint, um eine verbesserte Leistung und Effizienz zu erzielen. Dieses hochentwickelte Bauteil fungiert als Schlüsselelement moderner Leistungskonvertierungs- und Steuerungssysteme. Das Modul integriert zwei IGBTs mit antiparallelen Freilaufdioden, wodurch eine effiziente Schaltung und Stromsteuerung in beide Richtungen ermöglicht wird. Diese Module arbeiten bei hohen Frequenzen, weisen gleichzeitig geringe Schaltverluste auf und können typischerweise Spannungen von 600 V bis 6500 V sowie Ströme von 50 A bis 3600 A handhaben. Die Dual-Konfiguration erlaubt verschiedene Schaltungstopologien, darunter Halbbrücken-Anordnungen, die für Inverter-Anwendungen unverzichtbar sind. Fortgeschrittene thermische Managementmerkmale wie Direct-Copper-Bonding und moderne Gehäusetechniken gewährleisten eine optimale Wärmeabfuhr und Zuverlässigkeit. Das Design des Moduls beinhaltet verbesserte Gate-Steuerungsschaltungen, die eine präzise Schaltkontrolle ermöglichen und Schutz gegen Überstrom und Kurzschlussbedingungen bieten. Diese Technologie findet breite Anwendung in industriellen Antriebssystemen, erneuerbaren Energiesystemen, unterbrechungsfreien Stromversorgungen und Elektrofahrzeug-Antrieben, bei denen hohe Effizienz und Zuverlässigkeit im Vordergrund stehen.

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Das duale IGBT-Modul bietet zahlreiche überzeugende Vorteile, die es zur idealen Wahl für moderne Anwendungen in der Leistungselektronik macht. Zunächst reduziert sein integrierter Aufbau die Systemkomplexität und Montagekosten erheblich, indem mehrere Komponenten in einem Gehäuse vereint werden. Die optimierte Layoutgestaltung minimiert die parasitäre Induktivität und führt so zu verbesserten Schaltverhalten sowie geringerer elektromagnetischer Störung. Das thermische Design gewährleistet eine hervorragende Wärmeableitung und ermöglicht dadurch eine höhere Leistungsdichte und eine verlängerte Betriebsdauer. Aus praktischer Sicht profitieren Anwender von vereinfachten Installations- und Wartungsverfahren, da das integrierte Gehäuse im Vergleich zu diskreten Lösungen weniger Befestigungspunkte und Verbindungen benötigt. Die Module zeichnen sich durch eine gesteigerte Zuverlässigkeit aus, die durch fortschrittliche Bondraht-Technologie und ausgefeilte interne Verbindungsverfahren erreicht wird und die Ausfallrate in anspruchsvollen Anwendungen reduziert. Kosteneffizienz ergibt sich aus der geringeren Anzahl an Bauteilen und der verkürzten Montagezeit, während das standardisierte Gehäusemaß eine einfache Systemaufrüstung ermöglicht. Die duale Konfiguration erlaubt verschiedene Schaltungstopologien mit minimalem externen Aufwand und bietet somit Flexibilität in der Schaltungsentwicklung. Leistungsmäßig liefern diese Module überlegene Schalteigenschaften, geringere Leitverluste und verbessertes thermisches Verhalten, was zu einer höheren Systemeffizienz führt. Die integrierten Schutzfunktionen schützen vor gängigen Fehlermodi und reduzieren den Bedarf an externen Schutzschaltungen. Zudem trägt das kompakte Design zu kleineren Gesamtabmessungen des Systems bei, was sie gerade in platzkritischen Anwendungen besonders wertvoll macht.

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Advanced Thermal Management System

Advanced Thermal Management System

Das duale IGBT-Modul verfügt über ein innovatives Wärmemanagementsystem, das einen Durchbruch in der Kühlttechnologie für Leistungselektronik darstellt. Im Kern nutzt das System Direct-Copper-Bonding-Technologie, um einen optimalen Wärmepfad vom Silizium-Die zur Basisplatte zu schaffen. Dieses fortschrittliche Design beinhaltet mehrere Schichten von thermischen Interface-Materialien, die gezielt platziert sind, um den Wärmewiderstand zu minimieren. Die Basisplatte selbst weist eine innovative Gestaltung mit vergrößerter Oberfläche und optimierten Strömungsmustern für die Kühlkreislaufzirkulation auf. All diese Merkmale arbeiten zusammen, um die Sperrschichttemperaturen selbst unter Hochlastbedingungen innerhalb sicherer Betriebsgrenzen zu halten. Das Wärmemanagementkonzept beinhaltet zudem Temperatursensoren für Echtzeitüberwachung und Schutzfunktionen, die einen zuverlässigen Betrieb auch in anspruchsvollen Anwendungen gewährleisten. Dank dieses ausgeklügelten Wärmemanagementsystems ist eine höhere Leistungsdichte sowie eine längere Betriebsdauer möglich, wodurch es besonders wertvoll für Hochleistungsanwendungen wird.
Integrierte Schutzfunktionen

Integrierte Schutzfunktionen

Die in das Dual-IGBT-Modul integrierten umfassenden Schutzfunktionen bieten bisher unerreichte Sicherheit und Zuverlässigkeit. Das Modul verfügt über fortschrittliche Kurzschlussschutzmechanismen, die innerhalb von Mikrosekunden reagieren und somit katastrophale Ausfälle verhindern. Temperatursensoren sind strategisch über das Modul verteilt angeordnet, um eine Echtzeit-Überwachung und Schutz der Thermik zu ermöglichen. Die Gate-Treiberschnittstelle enthält ausgeklügelte Spannungsüberwachungs- und Steuerschaltungen, die eine Beschädigung des Gate-Oxids verhindern und ein ordnungsgemäßes Schaltverhalten sicherstellen. Überstromschutz wird durch fortschrittliche Stromerfassungs- und Begrenzungsschaltungen realisiert, welche sowohl das Modul als auch die angeschlossene Last schützen. Diese Schutzfunktionen werden durch robuste Isolationsbarrieren zwischen Leistungs- und Steuerabschnitten ergänzt, die einen sicheren Betrieb in Hochspannungsanwendungen gewährleisten.
Verbesserte Leistungsoptimierung

Verbesserte Leistungsoptimierung

Die Leistungsoptimierungsmerkmale des dualen IGBT-Moduls setzen neue Maßstäbe in der Effizienz von Leistungselektronik. Das interne Layout des Moduls ist sorgfältig gestaltet, um parasitäre Induktivitäten und Kapazitäten zu minimieren, was zu saubereren Schaltübergängen und reduzierten Schaltverlusten führt. Fortgeschrittene Siliziumtechnologie und optimierte Zelldesigns tragen zu geringeren Leitverlusten und verbesserter thermischer Leistung bei. Das Modul enthält ausgeklügelte Gate-Treiberschnittstellen, die eine präzise Steuerung der Schalteigenschaften ermöglichen und dem Benutzer erlauben, die Leistung für spezifische Anwendungen zu optimieren. Die integrierten Freilaufdioden sind speziell für schnelle Rückführung und einen niedrigen Durchlassspannungsabfall konzipiert und erhöhen so die Gesamteffizienz des Systems. Diese Optimierungsmerkmale führen zu höheren Schaltfrequenzen, verbesserter Leistungsdichte und geringerem Kühlbedarf.

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