Gate Drive Transformers for IGBTs
High Power Density Meets High Insulations Strength
Gate drive transformers for IGBT are the key element in the driver circuit supplying the necessary power for switching and maintaining safe galvanic separation between the intermediate circuit and the low voltage control side.
By using nanocrystalline VITROPERM® as core material, VACUUMSCHMELZE gate drive transformers combine high power density with high insulations strengths.
Benefits:
- Reinforced insulation
-
Low coupling capacitance
-
Low leakage inductance
-
Large voltage-time area in compact designs
Gate-Treiber-Transformatoren werden typischerweise in DC/DC Wandlern der Gate-Treiber-Schaltung für moderne frequenzvariable Antriebe eingesetzt.
Diese kommen zum Einsatz in
- Aufzügen & Rolltreppen
- Pumpen & Lüftern
- Prozessautomation
Typische Eigenschaften
| Design | SMT oder THT |
|---|---|
| Übersetzungverhältnis (typ.) | 1:1 bis zu 1:3 |
| Anzahl Windungen (typ.) | ≤ 4 |
| Norm / Bezug | 61558-2-16 oder 61800-5-1 |
| Schaltfrequenz | ≤ 100 kHz |
| Spannungszeitfläche | ≤ 1.000 µVs |
| Leistung | ≤ 45 VA |
| Hauptinduktivität | 1-5 mH |
| Streuinduktivität | ≤ 10 µH |
| Koppelkapazität | ≤ 15 pF |
Der neue Gate Treiber Transformator T60403-F5046-X100 auf dem Infineon Evaluation Board EVAL-1DS20I12SV für die EconoDUALTM 3 IGBT Serie.
Die Auswahl eines geeigneten Gate-Treiber-Transformators beginnt typischerweise mit der benötigten Anzahl der Wicklungen sowie dem Übersetzungsverhältnis: Die Anzahl der Wicklungen wird meist durch die Schaltungstopologie vorgegeben, während das Übersetzungsverhältnis über das Verhältnis aus Eingangs- und Ausgangsspannung bestimmt wird.
Die Spannungszeitfläche des Transformators ist eine wichtige Kenngröße, welche die Anforderungen der elektrischen Schaltung in die magnetische Auslegung überführt: Durch Vorgabe der Eingangsspannung und Schaltfrequenz (sowie der Signalform) kann ein geeigneter weichmagnetischer Kern ausgewählt werden. Durch die hohe unipolare Aussteuerung von 0,9 T bei nanokristallinem VITROPERM, kann der Eisenquerschnitt des Kerns in typischen Designs deutlich kleiner gewählt werden als mit konventionellen Kernmaterialien.
Schließlich müssen die Isolationsanforderungen berücksichtigt werden: Diese ergeben sich in der Regel aus der wiederkehrenden Spitzenspannung im Anwendungssystem. VACs Gate-Treiber-Transformatoren weisen eine herausragende Isolationsfestigkeit bei kleinster Baugröße auf. Darüber hinaus können hohe Teilentladungsaussetzspannungen erreicht werden, falls dies in der Anwendung benötigt wird.
Gate-Treiber-Transformatoren werden typischerweise in DC/DC Wandlern der Gate-Treiber-Schaltung für moderne frequenzvariable Antriebe eingesetzt.
Diese kommen zum Einsatz in
- Aufzügen & Rolltreppen
- Pumpen & Lüftern
- Prozessautomation
Typische Eigenschaften
| Design | SMT oder THT |
|---|---|
| Übersetzungverhältnis (typ.) | 1:1 bis zu 1:3 |
| Anzahl Windungen (typ.) | ≤ 4 |
| Norm / Bezug | 61558-2-16 oder 61800-5-1 |
| Schaltfrequenz | ≤ 100 kHz |
| Spannungszeitfläche | ≤ 1.000 µVs |
| Leistung | ≤ 45 VA |
| Hauptinduktivität | 1-5 mH |
| Streuinduktivität | ≤ 10 µH |
| Koppelkapazität | ≤ 15 pF |
Der neue Gate Treiber Transformator T60403-F5046-X100 auf dem Infineon Evaluation Board EVAL-1DS20I12SV für die EconoDUALTM 3 IGBT Serie.
Die Auswahl eines geeigneten Gate-Treiber-Transformators beginnt typischerweise mit der benötigten Anzahl der Wicklungen sowie dem Übersetzungsverhältnis: Die Anzahl der Wicklungen wird meist durch die Schaltungstopologie vorgegeben, während das Übersetzungsverhältnis über das Verhältnis aus Eingangs- und Ausgangsspannung bestimmt wird.
Die Spannungszeitfläche des Transformators ist eine wichtige Kenngröße, welche die Anforderungen der elektrischen Schaltung in die magnetische Auslegung überführt: Durch Vorgabe der Eingangsspannung und Schaltfrequenz (sowie der Signalform) kann ein geeigneter weichmagnetischer Kern ausgewählt werden. Durch die hohe unipolare Aussteuerung von 0,9 T bei nanokristallinem VITROPERM, kann der Eisenquerschnitt des Kerns in typischen Designs deutlich kleiner gewählt werden als mit konventionellen Kernmaterialien.
Schließlich müssen die Isolationsanforderungen berücksichtigt werden: Diese ergeben sich in der Regel aus der wiederkehrenden Spitzenspannung im Anwendungssystem. VACs Gate-Treiber-Transformatoren weisen eine herausragende Isolationsfestigkeit bei kleinster Baugröße auf. Darüber hinaus können hohe Teilentladungsaussetzspannungen erreicht werden, falls dies in der Anwendung benötigt wird.
Gate Treiber Transformatoren
| Produkt | Download | Ls [µH] | Ck [pF] | ∫udt [µVs] | Up [kV] | UTA [kV] | Uis [V] | Übersetzungsverhältnis | Design |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4021-X084 | 10 | 10 | 12 | 2.5 | 1.3 | 900 | 1:1.94 | THT | |
| 4021-X086 | 10 | 3 | 35 | 4.1 | N/A | N/A | 1:1.125:1.125 | THT | |
| 4021-X092 | 10 | 3 | 10 | 4 | 1 | 850 | 1:1 | THT | |
| 4021-X116 | N/A | 3 | 100 | 4.5 | 0.84 | 700 | 1:1:1 | THT | |
| 4097-X055 | 0.3 | 33 | 200 | 3.1 | N/A | 400 | 1:1:1 | THT | |
| 4097-X060 | 0.4 | 36 | 260 | 3.1 | N/A | 380 | 1:1.2:1.2 | THT | |
| 4097-X070 | 10 | 25 | 150 | 3.1 | 1.06 | 900 | 1.5:1 | THT | |
| 4097-X086 | 14.5 | 7 | 260 | 3.1 | 1 | 800 | 1:1:1 | THT | |
| 4099-X009 | 5 | 15 | 150 | 3 | 0.7 | 900 | 1:1:1/1 | THT | |
| 4099-X010 | 5 | 10 | 130 | 4.6 | N/A | 1200 | 1:1:1:1 | THT | |
| 4099-X011 | 2.4 | 2.5 | 85 | 4.5 | 0.95 | 850 | 1:1:1 | THT | |
| 4185-X035 | 4 | 20 | 320 | 5.7 | 2.4 | 1500 | 1.09:1/1 | THT | |
| 4185-X046 | 4 | 40 | 500 | 5 | 1.5 | 1200 | 2:1 | THT | |
| 4215-X025 | 5 | 5 | 200 | 4.5 | 1.25 | 1000 | 1:1.36:1.36 | THT | |
| 4215-X032 | 0.22 | 10 | 50 | 5 | 3.5 | 2900 | 1:1.5/1.5 | THT | |
| 4215-X165 | N/A | N/A | 200 | 1.6 | N/A | 1160 | 1:1:1 | THT | |
| 4215-X177 | 0.35 | 80 | 300 | 3.2 | N/A | 600 | 1:1:1 | THT | |
| 4215-X179 | 0.65 | 22.3 | 440 | 6.2 | N/A | 1200 | 1:1:1 | THT | |
| 4215-X180 | 0.5 | 20 | 170 | 6.75 | N/A | 600 | 1:1:1 | THT | |
| 4225-X054 | N/A | N/A | 1160 | 4.3 | 2.3 | N/A | 5.33:1:1 | THT | |
| 4615-X047 | 0.25 | 25 | 250 | 5 | 1.3 | 1200 | 1:1:1 | THT | |
| 4615-X062 | N/A | 10 | 300 | 0.8 | N/A | 1200 | 1:1:1 | THT | |
| 4615-X065 | 9 | 10 | 340 | 2.2 | 1.8 | 1200 | 2.9:1:1 | THT | |
| 4615-X066 | 0.5 | 25 | 250 | 5 | 1.1 | N/A | 1:1.2:1.2 | THT | |
| 4615-X067 | 1 | 50 | 500 | 6.75 | N/A | 600 | 1:1:1 | THT | |
| 4615-X070 | 13 | 5 | 100 | 5 | 1.36 | 848 | 1:1:1.11:1.11 | THT | |
| 4615-X072 | 0.5 | 100 | 250 | 4.5 | 0.43 | N/A | 1:1.3:1.3 | THT | |
| 4721-X001 | 28 | 6 | 250 | 3.6 | N/A | 500 | 1:1:1 | THT | |
| 4721-X002 | 250 | 5.5 | 500 | 3.1 | N/A | 500 | 1:1 | THT | |
| 4721-X003 | 70 | 4.7 | 250 | 4 | 0.6 | 500 | 1:1 | THT | |
| 4721-X004 | 28 | 6 | 250 | 3.6 | 1 | 750 | 1:1:1 | THT | |
| 4721-X005 | 75 | 5 | 250 | 3.1 | N/A | 500 | 2:1 | THT | |
| 4721-X006 | 110 | 6.5 | 500 | 3.1 | N/A | 500 | 1:1:1 | THT | |
| 4721-X007 | 68 | 5.5 | 250 | 3.1 | N/A | 500 | 3:1:1 | THT | |
| 4721-X012 | N/A | 110 | 250 | 2.5 | 0.3 | 220 | 1:1 | THT | |
| 4721-X041 | 250 | 5.5 | 500 | 4.5 | N/A | 500 | 1:1 | THT | |
| 4721-X048 | 360 | 10 | 600 | 4 | N/A | 600 | 1:1 | THT | |
| 5032-X107 | 1.5 | 1.8 | 28 | 2.65 | 0.9 | 500 | 10:8:8 | SMT | |
| 5032-X112 | 2.8 | 3.8 | 60 | 5 | N/A | N/A | 1:1:1 | SMT | |
| 5046-X006 | N/A | N/A | 100 | 2.25 | 1.2 | 600 | 1:1.1:1.1 | SMT | |
| 5046-X007 | 0.3 | 13 | 85 | 4.5 | 1.25 | 848 | 1:1:1 | SMT | |
| 5046-X008 | 6.7 | 9 | 110 | 4.6 | 1.28 | 848 | 1:1:1:1 | SMT | |
| 5046-X011 | 1.1 | 25 | 45 | 3 | N/A | 300 | 2:1/1:2 | SMT | |
| 5046-X100 | 0.3 | 12 | 80 | 1.8 | 1.25 | 848 | 1:1.2:1.2 | SMT |
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Gate Drive Transformers for IGBT optimized for Infineon’s EconoDUALTM 3 Series (englisch) PI-IA 2
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