Кіріспе
Қуат модулі немесе қуат электроникалық модулі бірнеше қуат компонентін, әдетте қуат жартылай өткізгіш құрылғыларын физикалық жағынан қорғайды. Бұл қуат жартылай өткізгіштері (кристаллдар деп аталатын) әдетте қуат электроникалық негізге (субстратқа) дәнекерленеді немесе ыстатылады, ол қуат жартылай өткізгіштерін ұстайды, қажет болған жағдайда электрлік және жылулық байланыс және электрлік оқшаулауды қамтамасыз етеді. TO 247 немесе TO 220 сияқты пластикалық корпустағы дискретті қуат жартылай өткізгіштерімен салыстырғанда қуат модульдері жоғары қуат тығыздығын және көбінесе жоғары сенімділікті қамтамасыз етеді.
Электрлік өзара байланыстар технологиялары
Дәстүрлі бұрандалы контактілерден өзге, модуль мен қуаттық электроника жүйесінің басқа бөліктері арасындағы электр байланысы штырлы контактілер (басқа тіркелген платаға дәнекерленген), басқа тіркелген платаға орнатылған пресс-контактілер, басқа тіркелген платаның контактілік аймақтарына қысым жасайтын пружиналық контактілер немесе коррозияға төзімді беттік аймақтарды тікелей қысыммен қосу арқылы да қамтамасыз етілуі мүмкін. Пресс-фит штырлары өте жоғары сенімділікке ие және дәнекерлеу қажеттілігінсіз монтаждау процесін жеңілдетеді. Пресс-фит қосылымдарымен салыстырғанда, пружиналық контактілер қосылымды бірнеше рет оңай және бұзбай алуға мүмкіндік береді, мысалы, модульді тексеру немесе ауыстыру үшін. Екі контактілік типтің де ток өткізу қабілеті салыстырмалы түрде кішкентай көлденең қимасы мен кішкентай контактілік бетіне байланысты шектеулі. Сондықтан модульдерде әдетте әрбір электр қуат қосылысы үшін бірнеше штыр немесе пружина болады.
Қазіргі ғылыми-зерттеу және әзірлеу
Қазіргі уақытта ҒЗТ-да басты назар шығындарды төмендетуге, қуат тығыздығын арттыруға, сенімділікті арттыруға және паразиттік элементтерді азайтуға бағытталған. Бұл паразиттер – тізбек бөліктері мен тізбек іздерінің индуктивтілігі арасындағы қажетсіз сыйымдылықтар. Екеуі де модульдің электромагниттік сәулеленуіне (ЭМҚ) теріс әсер етуі мүмкін, мысалы, ол инвертор ретінде жұмыс істесе. Паразиттік элементтерге байланысты тағы бір мәселе – олардың қосқыштардың жұмыс істеуіне және қуатты жартылай өткізгіштердің қосу-ажырату шығындарына (Schaltverluste) теріс әсері. Сондықтан өндірушілер өз модульдерінің паразиттік элементтерін барынша азайтуға жұмыс істейді, сонымен бірге шығындарды төмен ұстап, модульдердің екінші көзден (басқа өндірушіден) алынған модульдермен жоғары деңгейде алмастырылуын қамтамасыз етеді. Оптимизациялаудың тағы бір аспектісі – жылу көзінен (кристалдардан) жылу шығаруға арналған жылу жолы. Жылу газ тәрізді ортаға, мысалы ауаға немесе сұйық ортаға, мысалы суға немесе майға, ауысқанға дейін дәнекерлеу, DCB, негізгі пластина, жылу интерфейсі материалы (ТИМ) және жылу шығару құрылымының негізгі бөлігі сияқты әртүрлі физикалық қабаттардан өтуі керек. Қазіргі заманғы кремний карбидті қуатты жартылай өткізгіштердің қуат тығыздығы жоғары болғандықтан, жылу беруге қойылатын талаптар артып отыр.
Қолданбалар
Қуат модульдері өнеркәсіптік моторларды басқару жүйелері, кіріктірілген моторларды басқару жүйелері, үзіліссіз қуат көздері, айнымалы токтан тұрақты токқа түрлендіргіштер және дәнекерлеу қуат көздері сияқты қуат түрлендіру жабдықтарында қолданылады. Қуат модульдері жел турбиналары, күн панельдері, толқындық электр станциялары және электр көліктері (EV) сияқты жаңартылатын энергия инверторларында да кеңінен қолданылады.
Тарих
Бірінші мүмкін болатын тегін қуат модулін 1975 жылы Semikron нарыққа шығарды. Ол әлі де өндірісте, бұл қуат модульдерінің қызмет ету мерзімі туралы аңғартады.