FRD100CA120 - মডিউল / ইলেকট্রনিক উপাদান / সেমিকন্ডাক্টর FRD100CA120 FRD1OOCA12O

Sanrex FRD100CA120 | ফাস্ট রিকভারি ডায়োড পাওয়ার মডিউল — 1200V Vrrm, 100A Ifa, 1.80V ফরোয়ার্ড ড্রপ, 16600A²s I²t, DCB আইসোলেটেড বেস প্লেট, 2500V আইসোলেশন

ওভারভিউ

Sanrex FRD100CA120 হল একটি 1200V / 100A ফাস্ট রিকভারি ডায়োড পাওয়ার মডিউল — Sanrex-এর শিল্প পাওয়ার ইলেকট্রনিক্সের জন্য প্রতিষ্ঠিত হাই-কারেন্ট ডায়োড অফারিংগুলির মধ্যে একটি।পাওয়ার কনভার্সন সার্কিটে, সব ডায়োড সমান নয়। স্ট্যান্ডার্ড রেকটিফায়ার ডায়োড (50/60Hz মেইন রেকটিফিকেশনের জন্য ডিজাইন করা) ফরোয়ার্ড বায়াসড হলে তাদের জাংশনে চার্জ সঞ্চয় করে এবং যখন তাদের জুড়ে ভোল্টেজ বিপরীত হয় তখন রিভার্স কারেন্ট হিসাবে এটি ছেড়ে দেয় — একটি ঘটনাকে রিভার্স রিকভারি বলা হয়।

মেইন ফ্রিকোয়েন্সিতে ধীর রেকটিফিকেশনের জন্য, এই রিভার্স রিকভারি কারেন্ট সাইকেল সময়ের তুলনায় সংক্ষিপ্ত এবং এর ব্যবহারিক প্রভাব খুব কম।

হাই-ফ্রিকোয়েন্সি সুইচিং সার্কিটের জন্য, যেখানে প্রয়োগকৃত ভোল্টেজ মাইক্রোসেকেন্ডে বিপরীত হয়, একটি ধীর-রিকভারি ডায়োডের রিভার্স কারেন্ট পালস ফরোয়ার্ড কারেন্টের মতো বড় হতে পারে এবং সুইচিংয়ের মাধ্যমে সাপ্লাই রেলকে শর্ট-সার্কিট করার জন্য যথেষ্ট দীর্ঘস্থায়ী হতে পারে, যা ধ্বংসাত্মক কারেন্ট স্পাইক তৈরি করে এবং উল্লেখযোগ্য পাওয়ার অপচয় করে।

ফাস্ট রিকভারি ডায়োডগুলি বিভিন্ন সেমিকন্ডাক্টর স্ট্রাকচার দিয়ে তৈরি করা হয় — অপ্টিমাইজড জাংশন ডোপিং প্রোফাইল, সংকীর্ণ বেস প্রস্থ এবং নিয়ন্ত্রিত লাইফটাইম — সঞ্চিত চার্জ কমাতে এবং রিভার্স রিকভারি প্রক্রিয়াকে ত্বরান্বিত করতে।

ফলাফল হল একটি ডায়োড যা একাধিক মাইক্রোসেকেন্ডের পরিবর্তে মাইক্রোসেকেন্ডের ভগ্নাংশে রিভার্স দিকে কন্ডাক্টিং বন্ধ করে দেয়।

FRD100CA120-এর 1200V ব্লকিং ভোল্টেজ 3-ফেজ 400VAC-ফিড ড্রাইভের স্ট্যান্ডার্ড ডিসি লিঙ্ক বাস ভোল্টেজকে কভার করে (প্রায় 560VDC রেকটিফাইড বাস প্লাস ডিরেটিং মার্জিন সহ), এবং 100A কারেন্ট রেটিং এটিকে মাঝারি-পাওয়ার ভেরিয়েবল-ফ্রিকোয়েন্সি ড্রাইভ ফ্রীহুইলিং এবং রেকটিফায়ার অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত করে তোলে।

Sanrex (একটি Shindengen কোম্পানি) 1970-এর দশক থেকে শিল্প অটোমেশনের জন্য পাওয়ার সেমিকন্ডাক্টর মডিউল তৈরি করছে, এবং তাদের FRD সিরিজের ডায়োড মডিউলগুলি সার্ভো ড্রাইভ এবং ইনভার্টার রক্ষণাবেক্ষণ সম্প্রদায়ে নির্ভরযোগ্য উপাদান হিসাবে পরিচিত যা অনুমানযোগ্য বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যযুক্ত।

FRD100CA120 Semikron, Infineon, Powerex, এবং অন্যান্য প্রধান মডিউল নির্মাতাদের দ্বারা ব্যবহৃত স্ট্যান্ডার্ড আন্তর্জাতিক প্যাকেজ ফুটপ্রিন্টগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ — সিস্টেম রক্ষণাবেক্ষণের জন্য একটি ব্যবহারিক সুবিধা যখন মূল মডিউল টাইপ অনুপলব্ধ থাকে।

মূল স্পেসিফিকেশন

প্যারামিটার

1200V Vrrm রেটিং ডায়োডটি রিভার্স-বায়াসড হলে সর্বোচ্চ ভোল্টেজকে সংজ্ঞায়িত করে যা এটি অ্যাভাল্যাঞ্চ ব্রেকডাউন ছাড়াই ব্লক করে।

একটি 3-ফেজ 400VAC সিস্টেমে, রেকটিফাইড ডিসি বাস ভোল্টেজ প্রায় 565VDC। স্ট্যান্ডার্ড সুরক্ষা ডিরেটিং সহ (সাধারণ অপারেশনে প্রয়োগকৃত ব্লকিং ভোল্টেজের চেয়ে ডিভাইসের ভোল্টেজ রেটিং কমপক্ষে 1.5–2 গুণ হওয়া উচিত, ট্রানজিয়েন্টের জন্য অতিরিক্ত মার্জিন সহ), 1200V হল 400–480VAC সিস্টেমের জন্য উপযুক্ত ভোল্টেজ ক্লাস।

একটি 600V ডিভাইস লোড সুইচিং, মোটর গ্রাউন্ড ফল্ট এবং লাইন পার্টারবেশনের কারণে সৃষ্ট ট্রানজিয়েন্ট ওভারভোল্টেজের জন্য অপর্যাপ্ত মার্জিন পাবে। একটি 1700V ডিভাইস আরও মার্জিন সরবরাহ করে তবে উচ্চতর খরচ এবং সাধারণত সামান্য উচ্চতর ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ সহ।

100A Ifa রেটিং — Tc = 78°C কেস তাপমাত্রায় নির্দিষ্ট — মডিউলটি জাংশন তাপমাত্রা সীমা অতিক্রম না করে যে কন্টিনিউয়াস ফরোয়ার্ড কারেন্ট পরিচালনা করে তা সংজ্ঞায়িত করে। কেস তাপমাত্রা শর্তটি গুরুত্বপূর্ণ: একটি ডায়োড মডিউলের কারেন্ট ক্ষমতা সম্পূর্ণরূপে নির্ভর করে এর তাপ কতটা ভালোভাবে সরানো হয় তার উপর।

Tc = 78°C এ (একটি কেস তাপমাত্রা যার জন্য পর্যাপ্ত তাপীয় ব্যবস্থাপনা প্রয়োজন — হিট সিঙ্ক, থার্মাল ইন্টারফেস উপাদান, এবং পর্যাপ্ত বায়ু বা তরল কুলিং), ডায়োডটি 100A কন্টিনিউয়াসলি কন্ডাক্ট করে।

যদি অপর্যাপ্ত কুলিংয়ের কারণে কেস তাপমাত্রা 78°C এর উপরে বেড়ে যায়, তবে মডিউলের ডিরেটিং কার্ভ অনুসারে রেট করা কারেন্ট ডিরেট করতে হবে।

2000A-এর Ifsm মডিউলটির স্বল্প-মেয়াদী ফল্ট কারেন্ট সহ্য করার ক্ষমতা সংজ্ঞায়িত করে — উদাহরণস্বরূপ, একটি ড্রাইভ ইনভার্টারে একটি ব্যর্থ সুইচিংয়ের মাধ্যমে একটি বড় ডিসি লিঙ্ক ক্যাপাসিটর ব্যাংক ডিসচার্জ। 16,600A²s-এর I²t হল শক্তি শোষণ সীমা যা ডায়োডটি ধ্বংস ছাড়াই সহ্য করতে পারে — ওভারকারেন্ট সুরক্ষার জন্য উপযুক্ত ফিউজ নির্বাচন করতে ব্যবহৃত হয়।

DCB প্রযুক্তি — মডিউলটিকে নির্ভরযোগ্য করে তোলে কী

DCB (ডাইরেক্ট কপার বন্ডেড) সাবস্ট্রেট হল মডিউলের নির্ভরযোগ্যতার ভিত্তি। একটি পাওয়ার সেমিকন্ডাক্টর মডিউলে, সিলিকন ডাই কন্ডাকশনের সময় তাপ উৎপন্ন করে, এবং এই তাপ সাবস্ট্রেটের মাধ্যমে বেস প্লেটে এবং তারপর হিট সিঙ্কে প্রবাহিত হতে হবে।

এই পথে যেকোনো থার্মাল রেজিস্ট্যান্স একটি নির্দিষ্ট পাওয়ার ডিসিপেশনের জন্য জাংশন তাপমাত্রা বৃদ্ধি করে।

DCB সাবস্ট্রেট একটি উচ্চ-তাপমাত্রার ডিফিউশন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে একটি সিরামিক ইনসুলেটর (সাধারণত অ্যালুমিনা Al₂O₃ বা অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইড AlN) এর সাথে সরাসরি কপার স্তরগুলিকে বন্ধন করে, কপার এবং সিরামিকের মধ্যে একটি মেটালার্জিক্যাল বন্ড তৈরি করে — সোল্ডার নয়, আঠালো নয়।

এই সরাসরি বন্ধন পুরানো সোল্ডারড বা ইপোক্সি-বন্ধ সিরামিক সাবস্ট্রেটের চেয়ে কম থার্মাল রেজিস্ট্যান্স এবং থার্মাল সাইক্লিং ক্লান্তি প্রতিরোধের জন্য ভাল।

যেমন মডিউলটি বহু বছর ধরে অনেক অপারেটিং সাইকেলের মাধ্যমে গরম এবং ঠান্ডা হয়, DCB সাবস্ট্রেট তার থার্মাল সংযোগ বজায় রাখে যখন সোল্ডার-বন্ধ কাঠামোতে শূন্যস্থান এবং ডিল্যামিনেশন তৈরি হতে পারে যা থার্মাল রেজিস্ট্যান্স বৃদ্ধি করে এবং অবশেষে অকাল ব্যর্থতার কারণ হয়।

DCB সাবস্ট্রেট সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলির (যা ডিসি বাস পটেনশিয়ালে কাজ করে) এবং বেস প্লেটের (যা হিট সিঙ্কে মাউন্ট করা হয়, সাধারণত সিস্টেমে গ্রাউন্ড পটেনশিয়ালে থাকে) মধ্যে 2500V আইসোলেশনও সরবরাহ করে।

এই আইসোলেশন মডিউলটিকে বেশিরভাগ ইনস্টলেশনে অতিরিক্ত আইসোলেটিং প্যাড ছাড়াই সরাসরি একটি ধাতব হিট সিঙ্কে মাউন্ট করার অনুমতি দেয়।

মোটর ড্রাইভ সিস্টেমে ফাস্ট রিকভারি ডায়োড অ্যাপ্লিকেশন

ভেরিয়েবল-ফ্রিকোয়েন্সি ড্রাইভ এবং সার্ভো ড্রাইভ পাওয়ার ইলেকট্রনিক্সে FRD100CA120-এর সাধারণ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে কয়েকটি স্বতন্ত্র সার্কিট পজিশন অন্তর্ভুক্ত রয়েছে:

ইনভার্টার ব্রিজে ফ্রীহুইলিং ডায়োড:

একটি তিন-ফেজ PWM ইনভার্টারে, প্রতিটি IGBT সুইচ একটি ফ্রীহুইলিং (অ্যান্টি-প্যারালাল) ডায়োডের সাথে যুক্ত থাকে। যখন IGBT PWM অপারেশনের সময় বন্ধ হয়, তখন মোটরের ইন্ডাক্টিভ কারেন্ট পরবর্তী সুইচিং ইভেন্ট পর্যন্ত ফ্রীহুইলিং ডায়োডের মাধ্যমে প্রবাহিত হতে থাকে।এই ডায়োডগুলিকে যখন IGBT আবার চালু হয় তখন তাদের ফরোয়ার্ড কন্ডাকশন স্টেট থেকে দ্রুত পুনরুদ্ধার করতে হবে — যদি তাদের পুনরুদ্ধার ধীর হয়, তবে রিকভারি সময়কালের জন্য রিভার্স কারেন্ট IGBT-এর মাধ্যমে প্রবাহিত হয়, সুইচিং লস এবং IGBT-এর উপর চাপ বৃদ্ধি করে।

তাই ইনভার্টার ফ্রীহুইলিং ডায়োডের জন্য ফাস্ট রিকভারি একটি মৌলিক প্রয়োজনীয়তা।

PFC সার্কিটে বুস্ট স্টেজ ফ্রীহুইলিং:

অ্যাক্টিভ পাওয়ার ফ্যাক্টর কারেকশন সার্কিটগুলি একটি বুস্ট কনভার্টার টপোলজি ব্যবহার করে যেখানে বুস্ট আউটপুট স্টেজে একটি ফাস্ট ডায়োড রেকটিফাইড ভোল্টেজ ব্লক করে এবং ইন্ডাক্টর কারেন্ট কন্ডাক্ট করে। ডায়োডটি বুস্ট কনভার্টারের সুইচিং ফ্রিকোয়েন্সিতে সুইচ করে — সাধারণত 20–100kHz — লস এবং কন্ডাক্টেড EMI কমাতে দ্রুত পুনরুদ্ধারের প্রয়োজন হয়।ব্রেক চপার ফ্রীহুইলিং:

ব্রেক চপার সহ ড্রাইভ সিস্টেমে (একটি সুইচ যা ডিসি লিঙ্ক ভোল্টেজ বাড়লে একটি রেজিস্টরে ব্রেকিং শক্তি অপচয় করে), চপার সুইচের জুড়ে একটি ফ্রীহুইলিং ডায়োড সংযুক্ত থাকে যাতে চপারের অফ পিরিয়ডের সময় ব্রেকিং রেজিস্টরের ইন্ডাক্টর কারেন্টকে পুনরায় সঞ্চালিত হতে দেওয়া যায়।প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী

প্রশ্ন 1: একটি ফাস্ট রিকভারি ডায়োড এবং একটি আল্ট্রাফাস্ট ডায়োডের মধ্যে পার্থক্য কী, এবং FRD100CA120 কোন বিভাগে পড়ে?

পার্থক্যটি প্রধানত রিভার্স রিকভারি সময়ে (trr) — ডায়োডের কারেন্ট বিপরীত হওয়ার সময় থেকে ডায়োডটি সম্পূর্ণরূপে ব্লক হওয়া পর্যন্ত। ফাস্ট রিকভারি ডায়োডগুলির সাধারণত trr মান 100–500 ন্যানোসেকেন্ডের পরিসরে থাকে, যখন আল্ট্রাফাস্ট ডায়োডগুলি 100ns এর নিচে trr অর্জন করে।

FRD100CA120-এর সঠিক trr Sanrex ডেটাশিটে নির্দিষ্ট করা আছে — FRD সিরিজ ডেজিগনেশন ফাস্ট রিকভারি নির্দেশ করে। প্রায় 20kHz (শিল্প ড্রাইভ PWM-এ সাধারণ) পর্যন্ত সুইচিং ফ্রিকোয়েন্সির জন্য, ফাস্ট রিকভারি ডায়োডগুলি সাধারণত পর্যাপ্ত।

উচ্চতর ফ্রিকোয়েন্সিগুলির জন্য (50kHz এর উপরে) হাই-পারফরম্যান্স কনভার্টারগুলিতে, সুইচিং লস আরও কমাতে আল্ট্রাফাস্ট বা SiC স্কটকি ডায়োডগুলি পছন্দ করা যেতে পারে।

প্রশ্ন 2: Ifsm হল 2000A। এই ডায়োডটি কি সুরক্ষা ছাড়াই ডিসি লিঙ্ক শর্ট সার্কিট সহ্য করতে পারে?

না। Ifsm (নন-রিপিটিটিভ পিক ফরোয়ার্ড সার্জ কারেন্ট) ডায়োডের একটি একক, সংক্ষিপ্ত কারেন্ট পালস সহ্য করার ক্ষমতাকে প্রতিনিধিত্ব করে — সাধারণত নির্দিষ্ট সময়কালের (সাধারণত IEC স্ট্যান্ডার্ড প্রতি 8.3ms বা 10ms) একটি হাফ-সাইকেল সাইন-ওয়েভ পালসের জন্য সংজ্ঞায়িত করা হয়।

একটি ড্রাইভ সিস্টেমে ডিসি লিঙ্ক শর্ট সার্কিট 2000A-এর চেয়ে অনেক বেশি স্থায়ী ফল্ট কারেন্ট সরবরাহ করতে পারে, এবং I²t মান (16,600A²s) হল শক্তি সীমা যা ডায়োডটি ধ্বংসের আগে শোষণ করে।

সেমিকন্ডাক্টর সুরক্ষা ব্যবস্থা — আপস্ট্রিম ফিউজ, IGBT গেট ড্রাইভার ডিস্যাচুরেশন সনাক্তকরণ, বা কারেন্ট-লিমিটিং রিঅ্যাক্টর — ফল্টটি পরিষ্কার করতে হবে ডায়োডের মধ্য দিয়ে শক্তি এর I²t রেটিং অতিক্রম করার আগে।

ডায়োড সুরক্ষার জন্য ফিউজ নির্বাচন I²t মান ব্যবহার করে একটি ফিউজ নির্বাচন করতে যার I²t লেট-থ্রু মান ডায়োডের রেটিংয়ের চেয়ে কম।

প্রশ্ন 3: FRD100CA120 কি Semikron, Infineon, বা Powerex-এর মতো অন্যান্য নির্মাতাদের অনুরূপ মডিউলগুলির একটি সরাসরি সমতুল্য?

FRD100CA120-এর বৈদ্যুতিক রেটিং (1200V, 100A, 1.80V ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ) এবং 34mm বেস প্রস্থ সহ স্ট্যান্ডার্ড প্যাকেজ ফুটপ্রিন্ট Semikron (যেমন SKE100/16), Infineon (DD100N12K), এবং Powerex-এর মডিউলগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ যা একই রেটিং ক্লাসে রয়েছে।

এই স্ট্যান্ডার্ড প্যাকেজের মধ্যে যান্ত্রিক মাউন্টিং মাত্রা এবং টার্মিনাল পজিশনগুলি সাধারণত নির্মাতাদের মধ্যে সামঞ্জস্যপূর্ণ, যা ক্রস-রিপ্লেসমেন্ট সহজতর করে।

তবে, বৈদ্যুতিক প্যারামিটারগুলি — বিশেষ করে রিভার্স রিকভারি সময় (trr), রিকভারি চার্জ (Qrr), এবং থার্মাল রেজিস্ট্যান্স জাংশন-টু-কেস (Rth(j-c)) — নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশন সার্কিটে সামঞ্জস্যতা নিশ্চিত করতে মূল স্পেসিফিকেশন এবং প্রতিস্থাপন মডিউলের মধ্যে তুলনা করা উচিত।

একই রেটিং ক্লাসের বিভিন্ন নির্মাতাদের মডিউলগুলির ভিন্ন ডায়নামিক বৈশিষ্ট্য থাকতে পারে।

প্রশ্ন 4: রেট করা কারেন্ট ক্ষমতা অর্জনের জন্য FRD100CA120 মডিউলটি কীভাবে মাউন্ট করা উচিত?

Tc = 78°C এ 100A রেটিংয়ের জন্য প্রয়োজন যে মডিউলের বেস প্লেট তাপমাত্রা পূর্ণ-লোড অপারেটিং অবস্থার অধীনে 78°C বা তার নিচে রাখা হয়।

এটি অর্জনের জন্য প্রয়োজন: মডিউল বেস প্লেট এবং হিট সিঙ্কের মধ্যে থার্মাল ইন্টারফেস উপাদান (থার্মাল গ্রীস বা একটি প্রি-কাট থার্মাল প্যাড) যোগাযোগ থার্মাল রেজিস্ট্যান্স কমাতে; মোট পাওয়ার ডিসিপেশনের জন্য পর্যাপ্ত হিট সিঙ্ক থার্মাল রেজিস্ট্যান্স (100A ফরোয়ার্ড কারেন্টে Vfm = 1.80V সহ, কন্ডাকশন লস প্রায় 180W); এবং হিট সিঙ্ক ফিনগুলির উপর পর্যাপ্ত বায়ুপ্রবাহ।

মডিউলের সিরামিক সাবস্ট্রেটের ক্ষতি না করে অভিন্ন থার্মাল কন্টাক্ট চাপ নিশ্চিত করতে মাউন্টিং স্ক্রুগুলি Sanrex-এর ডেটাশিটে নির্দিষ্ট টর্কে টাইট করা উচিত।

প্রশ্ন 5: ডেটাশিট I²t 16,600A²s নির্দিষ্ট করে। এই মানটি বাস্তবে কীভাবে ব্যবহৃত হয়?

I²t (সময়ের সাপেক্ষে কারেন্টের বর্গক্ষেত্রের ইন্টিগ্রাল) হল থার্মাল শক্তি যা ডায়োডের সিলিকন জাংশন একটি ওভারকারেন্ট ইভেন্টের সময় শোষণ করে। ফিউজগুলি একটি সর্বোচ্চ লেট-থ্রু I²t সহ রেট করা হয় — তাদের ক্লিয়ারিং সময়ের সময় তারা যে শক্তি পাস করে।

ডায়োডটি তার আপস্ট্রিম ফিউজ দ্বারা পরিষ্কার করা একটি ফল্ট সহ্য করার জন্য, ফিউজের I²t লেট-থ্রু মান ডায়োডের I²t রেটিং 16,600A²s এর চেয়ে কম হতে হবে।

প্রস্তুতকারকের ক্যাটালগের ফিউজ নির্বাচন টেবিলগুলি বিভিন্ন ফিউজ রেটিং এবং ফল্ট কারেন্ট স্তরের জন্য I²t লেট-থ্রু মান তালিকাভুক্ত করে, যা সুরক্ষা প্রকৌশলীকে নির্বাচিত ফিউজ ডায়োডকে সুরক্ষা দেয় কিনা তা যাচাই করতে দেয়।

16,600A²s এর চেয়ে বেশি I²t সহ একটি ফিউজ সার্কিট খোলার আগে ডায়োডটিকে ধ্বংস করার জন্য ক্লিয়ারিংয়ের সময় যথেষ্ট শক্তি পাস করবে।