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6 Trend Guide Leistungselektronik 2025 www markttechnik de Mitsubishi Electric definiert die Zukunft der Energieumwandlung in Haushaltsgeräten neu Das Beste aus zwei Welten Hybrid SiC SLIMDIP-Module Aus Gründen der Nachhaltigkeit und der wirtschaftlichen Effizienz gewinnt die Reduzierung des Energieverbrauchs massiv an Bedeutung Damit rücken auch Energieeinsparungen in elektrischen Haushaltsund Gebäudesystemen verstärkt in den Fokus Um der Forderung nach höherer Energieeffizienz gerecht zu werden hat Mitsubishi Electric ein Hybrid SiC SLIMDIP-Modul entwickelt 15 A 600 Vdas auf eine Parallelschaltung von SiC-MOSFETund RC-IGBT-Chips setzt und ein neuartiges Treiberkonzept etabliert 1 Einleitung Für kosteneffiziente Wechselrichteranwendungen optimiert wurde die DIPIPM-Technologie von Mitsubishi Electric entwickelt und erstmals 1997 vorgestellt [1] DIPIPM-Module kombinieren in einem einzigen Gehäuse die Leistungshalbleiter einer dreiphasigen Wechselrichterstufe be stehend aus IGBTs und Freilaufdioden Zusätzlich enthalten sind Gate-Treiber die als Low-Voltage-IC LVIC und High-Voltage-IC HVIC realisiert sind sowie eine integrierte Schutzlogik Seither hat Mit subishi Electric eine Vielzahl unterschiedlicher DIPIPM-Familien mit Nennspannungen von 600 Vbis 1200 Vfür verschiedene Ausgangsstrombereiche und Topologien auf den Markt gebracht [2] Besonders gefragt ist darunter das 2015 eingeführte 600 Volt SLIMDIP-Modul mit Reverse-Conducting-IGBT-Technologie RC-IGBT das sich als effiziente Lösung für Haushaltsgeräte und industrielle Antriebe mit niedriger Nennleistung etabliert hat [3 4] 2 Grundlagen von Hybrid SiC SLIMDIP Als Hybrid beinhaltet das SiC SLIMDIP-Modul von Mitsubishi Electric entwickelte RC-IGBT-Chips bei denen IGBT und Diode auf einem einzigen Chip kombiniert sind Parallel dazu werden in jedem Schaltzweig aktuelle SiC-MOSFET-Chips geschaltet die ebenfalls von Mitsubishi Electric entwickelt wurden Angesteuert werden die Leistungshalbleiter durch fortschrittliche Treiber-ICs die integrierte Schutzfunktionen enthalten und in einer Transfer-Molding-Struktur umgesetzt sind [5 6] Um RC-IGBT-Chips und SiC-MOSFET-Chips parallel integrieren zu können wurde die Chipfläche der SiC-MOSFETs reduziert Abb 1 zeigt dass sich die Gehäuseabmessungen des neuen Moduls im Vergleich zu Modulen vom Typ Super mini DIPIPM die parallelgeschaltete Superjunction-MOSFETs SJ-MOSFETs und IGBT-Chips beinhalten verringern lassen Durch zwei wesentliche Maßnahmen ist es gelungen die Ansteuerungsund Gehäusekompatibilität des Hybrid SiC SLIMDIP-Moduls mit herkömmlichen SLIMDIP-Modulen zu gewährleisten die ausschließlich auf RC-IGBT-Chips basieren Zum einen wurde die Schwellenspannung Vth der SiC-MOSFETs so angepasst dass diese mit einer unipolaren Versorgungsspannung von 15 Vbetrieben werden können Zusätzlich wurden Pinbelegung und Schutzfunktionen des SLIMDIP-Gehäuses übernommen wodurch eine maximale Kompatibilität gewährleistet wird 3 Integration einer Treiberstufe mit sequenzieller Ansteuerung Beim Ansteuern parallel geschalteter SiC-MOSFETund RC-IGBTs mit herkömmlichen Treiberschaltungen kann es aufgrund eines vorzeitigen Einschaltens der SiC-MOSFETs zu einer ungleichmäßigen Stromverteilung kommen was die Effizienz beeinträchtigt Um dies zu vermeiden wurde für das Hybrid SiC SLIM-DIP-Modul ein neuer und fortschrittlicher Treiber-IC entwickelt der die sequenzielle Ansteuerung beider Gate-Kontakte ermöglicht Wie in Abb 2 gezeigt lassen sich die Schaltvorgänge durch den zeitlichen Versatz der Gate-Pulse des RC-IGBTs und des SiC-MOSFETs optimieren Von Dr Mustafa Cem Özkilic Dr -Ing Severin Klever Mitsubishi Electric Europe B V Ratingen Deutschland und Akiko Goto Mitsubishi Electric Corporation Fukuoka Japan Abb 1 Gehäusevergleich von Supermini-DIPIPM mit SJ-MOSFETs und herkömmlichem SLIMDIPund Hybrid SiC SLIMDIP Grafik Mitsubishi Electric Fokus