1
TechnischeInformation/technicalinformation
FS400R12A2T4
preparedby:AU
approvedby:MM
dateofpublication:2012-11-06
revision:3.0
materialno:36841
ULapproved(E83335)
HybridPACK™2ModulmitTrench/FeldstoppIGBT4undEmitterControlled4DiodeundNTC
HybridPACK™2modulewithTrench/FieldstopIGBT4andEmitterControlled4diodeandNTC
T
T
T
V†Š» = 1200V
I† ÒÓÑ = 400A / I†ç¢ = 800A
TypischeAnwendungen TypicalApplications
Anwendungen im Automobil Automotive Applications
Hochleistungsumrichter High Power Converters
Hybrid-Elektrofahrzeuge (H)EV Hybrid Electrical Vehicles (H)EV
Hybrid-Nutzfahrzeuge Commercial Agriculture Vehicles
Motorantriebe Motor Drives
ElektrischeEigenschaften ElectricalFeatures
Erhöhte Zwischenkreisspannung Increased DC link Voltage
Niederinduktives Design Low inductive design
Niedrige Schaltverluste Low Switching Losses
Trench IGBT 4 Trench IGBT 4
TÝÎ ÓÔ = 150°C TÝÎ ÓÔ = 150°C
V†ŠÙÈÚ mit positivem Temperaturkoeffizienten V†ŠÙÈÚ with positive Temperature Coefficient
MechanischeEigenschaften MechanicalFeatures
2,5 kV AC 1min Isolationsfestigkeit 2.5 kV AC 1min Insulation
Direkt gekühlte Bodenplatte Direct Cooled Base Plate
Hohe Leistungsdichte High Power Density
Integrierter NTC Temperatur Sensor Integrated NTC temperature sensor
Isolierte Bodenplatte Isolated Base Plate
Kupferbodenplatte Copper Base Plate
RoHS konform RoHS compliant
ModuleLabelCode
BarcodeCode128
DMX-Code
ContentoftheCode Digit
ModuleSerialNumber 1-5
ModuleMaterialNumber 6-11
ProductionOrderNumber 12-19
Datecode(ProductionYear) 20-21
Datecode(ProductionWeek) 22-23
2
TechnischeInformation/technicalinformation
FS400R12A2T4
preparedby:AU
approvedby:MM
dateofpublication:2012-11-06
revision:3.0
IGBT-Wechselrichter/IGBT-inverter
HöchstzulässigeWerte/MaximumRatedValues
Kollektor-Emitter-Sperrspannung
Collector-emittervoltage Tvj = 25°C VCES 1200 V
ImplementierterKollektor-Strom
Implementedcollectorcurrent ICN 400 A
Kollektor-Dauergleichstrom
ContinuousDCcollectorcurrent
TF = 75°C, Tvj = 175°C
TF = 25°C, Tvj = 175°C
IC nom
IC300
400 A
A
PeriodischerKollektor-Spitzenstrom
Repetitivepeakcollectorcurrent tP = 1 ms ICRM 800 A
Gesamt-Verlustleistung
Totalpowerdissipation TF = 25°C, Tvj = 175°C Ptot 1500 W
Gate-Emitter-Spitzenspannung
Gate-emitterpeakvoltage VGES +/-20 V
CharakteristischeWerte/CharacteristicValues min. typ. max.
Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung
Collector-emittersaturationvoltage
IC = 300 A, VGE = 15 V
IC = 300 A, VGE = 15 V
IC = 300 A, VGE = 15 V
VCE sat
1,55
1,75
1,80
1,85
V
V
V
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Gate-Schwellenspannung
Gatethresholdvoltage IC = 13,0 mA, VCE = VGE, Tvj = 25°C VGEth 5,2 5,8 6,4 V
Gateladung
Gatecharge VGE = -15 V ... +15 V QG3,20 µC
InternerGatewiderstand
Internalgateresistor Tvj = 25°C RGint 1,9
Eingangskapazität
Inputcapacitance f = 1 MHz, Tvj = 25°C, VCE = 25 V, VGE = 0 V Cies 25,0 nF
Rückwirkungskapazität
Reversetransfercapacitance f = 1 MHz, Tvj = 25°C, VCE = 25 V, VGE = 0 V Cres 1,10 nF
Kollektor-Emitter-Reststrom
Collector-emittercut-offcurrent VCE = 1200 V, VGE = 0 V, Tvj = 25°C ICES 1,0 mA
Gate-Emitter-Reststrom
Gate-emitterleakagecurrent VCE = 0 V, VGE = 20 V, Tvj = 25°C IGES 400 nA
Einschaltverzögerungszeit,induktiveLast
Turn-ondelaytime,inductiveload
IC = 300 A, VCE = 500 V
VGE = ±15 V
RGon = 1,5
td on
0,16
0,18
0,19
µs
µs
µs
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Anstiegszeit,induktiveLast
Risetime,inductiveload
IC = 300 A, VCE = 500 V
VGE = ±15 V
RGon = 1,5
tr
0,05
0,05
0,06
µs
µs
µs
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Abschaltverzögerungszeit,induktiveLast
Turn-offdelaytime,inductiveload
IC = 300 A, VCE = 500 V
VGE = ±15 V
RGoff = 1,5
td off
0,42
0,53
0,61
µs
µs
µs
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Fallzeit,induktiveLast
Falltime,inductiveload
IC = 300 A, VCE = 500 V
VGE = ±15 V
RGoff = 1,5
tf
0,04
0,09
0,09
µs
µs
µs
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
EinschaltverlustenergieproPuls
Turn-onenergylossperpulse
IC = 300 A, VCE = 500 V, LS = 20 nH
VGE = ±15 V, di/dt = 5500 A/µs (Tvj=150°C)
RGon = 1,5 Eon
17,0
24,0
26,0
mJ
mJ
mJ
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
AbschaltverlustenergieproPuls
Turn-offenergylossperpulse
IC = 300 A, VCE = 500 V, LS = 20 nH
VGE = ±15 V, du/dt = 2550 V/µs (Tvj=150°C)
RGoff = 1,5 Eoff
13,0
26,0
30,0
mJ
mJ
mJ
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Kurzschlußverhalten
SCdata
VGE 15 V, VCC = 900 V
VCEmax = VCES -LsCE ·di/dt ISC 2300
2000 A
A
Tvj = 25°C
Tvj = 150°C
tP 8 µs,
tP 6 µs,
Wärmewiderstand,ChipbisGehäuse
Thermalresistance,junctiontocase
pro IGBT / per IGBT
cooling fluid = 50% water/50% ethylenglycol; V/t =
10,0 dm³/min
RthJF 0,10 K/W
3
TechnischeInformation/technicalinformation
FS400R12A2T4
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approvedby:MM
dateofpublication:2012-11-06
revision:3.0
Diode-Wechselrichter/Diode-inverter
HöchstzulässigeWerte/MaximumRatedValues
PeriodischeSpitzensperrspannung
Repetitivepeakreversevoltage Tvj = 25°C VRRM 1200 V
ImplementierterDurchlassstrom
Implementedforwardcurrent IFN 400 A
Dauergleichstrom
ContinuousDCforwardcurrent IF300 A
PeriodischerSpitzenstrom
Repetitivepeakforwardcurrent tP = 1 ms IFRM 800 A
Grenzlastintegral
I²t-value
VR = 0 V, tP = 10 ms, Tvj = 125°C
VR = 0 V, tP = 10 ms, Tvj = 150°C I²t 13000
15000 A²s
A²s
CharakteristischeWerte/CharacteristicValues min. typ. max.
Durchlassspannung
Forwardvoltage
IF = 300 A, VGE = 0 V
IF = 300 A, VGE = 0 V
IF = 300 A, VGE = 0 V
VF
1,55
1,50
1,45
1,80
V
V
V
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Rückstromspitze
Peakreverserecoverycurrent
IF = 300 A, - diF/dt = 3150 A/µs (Tvj=150°C)
VR = 500 V
VGE = -15 V
IRM
315
400
400
A
A
A
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Sperrverzögerungsladung
Recoveredcharge
IF = 300 A, - diF/dt = 3150 A/µs (Tvj=150°C)
VR = 500 V
VGE = -15 V
Qr
27,0
52,0
60,0
µC
µC
µC
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
AbschaltenergieproPuls
Reverserecoveryenergy
IF = 300 A, - diF/dt = 3150 A/µs (Tvj=150°C)
VR = 500 V
VGE = -15 V
Erec
7,00
18,0
21,0
mJ
mJ
mJ
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
Wärmewiderstand,ChipbisGehäuse
Thermalresistance,junctiontocoolingfluid
pro Diode / per diode
cooling fluid = 50% water/50% ethylenglycol;
V/t = 10,0 dm³/min
RthJF 0,13 K/W
NTC-Widerstand/NTC-thermistor
CharakteristischeWerte/CharacteristicValues min. typ. max.
Nennwiderstand
Ratedresistance TC = 25°C R25 5,00 k
AbweichungvonR100
DeviationofR100 TC = 100°C, R100 = 493 R/R -5 5 %
Verlustleistung
Powerdissipation TC = 25°C P25 20,0 mW
B-Wert
B-value R2 = R25 exp [B25/50(1/T2 - 1/(298,15 K))] B25/50 3375 K
B-Wert
B-value R2 = R25 exp [B25/80(1/T2 - 1/(298,15 K))] B25/80 3411 K
B-Wert
B-value R2 = R25 exp [B25/100(1/T2 - 1/(298,15 K))] B25/100 3433 K
AngabengemäßgültigerApplicationNote.
Specificationaccordingtothevalidapplicationnote.
4
TechnischeInformation/technicalinformation
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dateofpublication:2012-11-06
revision:3.0
Modul/Module
Isolations-Prüfspannung
Isolationtestvoltage RMS, f = 50 Hz, t = 1 min. VISOL 2,5 kV
MaterialModulgrundplatte
Materialofmodulebaseplate Cu
InnereIsolation
Internalisolation
Basisisolierung (Schutzklasse 1, EN61140)
basic insulation (class 1, IEC 61140) Al2O3
Kriechstrecke
Creepagedistance
Kontakt - Kühlkörper / terminal to heatsink
Kontakt - Kontakt / terminal to terminal 7,0
5,5 mm
Luftstrecke
Clearance
Kontakt - Kühlkörper / terminal to heatsink
Kontakt - Kontakt / terminal to terminal 7,0
5,0 mm
VergleichszahlderKriechwegbildung
Comperativetrackingindex CTI > 200
min. typ. max.
DruckabfallimKühlkreislauf*
Pressuredropincoolingcircuit* V/t = 10,0 dm³/min; TF = 25°C
cooling fluid = 50% water/50% ethylenglycol p100 mbar
HöchstzulässigerDruckimKühlkreislauf
Maximumpressureincoolingcircuit p 2,5 bar
Modulstreuinduktivität
Strayinductancemodule LsCE 14 nH
Modulleitungswiderstand,Anschlüsse-
Chip
Moduleleadresistance,terminals-chip
TF = 25°C, pro Schalter / per switch RCC'+EE' 0,80 m
HöchstzulässigeSperrschichttemperatur
Maximumjunctiontemperature
Wechselrichter, Brems-Chopper / Inverter,
Brake-Chopper Tvj max 175 °C
TemperaturimSchaltbetrieb
Temperatureunderswitchingconditions
Wechselrichter, Brems-Chopper / Inverter,
Brake-Chopper Tvj op -40 150 °C
Lagertemperatur
Storagetemperature Tstg -40 125 °C
Anzugsdrehmomentf.Modulmontage
Mountingtorqueformodulmounting
Schraube M6 - Montage gem. gültiger Applikation Note
screw M6 - mounting according to valid application note M 3,00 - 6,00 Nm
Anzugsdrehmomentf.elektr.Anschlüsse
Terminalconnectiontorque
Schraube M6 - Montage gem. gültiger Applikation Note
screw M6 - mounting according to valid application note M 2,5 - 5,0 Nm
Gewicht
Weight G1250 g
*KühleraufbaugemäßgültigerApplicationNote.
*Coolersetupaccordingtothevalidapplicationnote.
*AccordingtoIEC60664(MaterialgroupIIIaandPD2)themax.DClinkvoltageshouldberestrictedto550V
5
TechnischeInformation/technicalinformation
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dateofpublication:2012-11-06
revision:3.0
AusgangskennlinieIGBT-Wechselr.(typisch)
outputcharacteristicIGBT-inverter(typical)
IC=f(VCE)
VGE=15V
VCE [V]
IC [A]
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
750
800
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
AusgangskennlinienfeldIGBT-Wechselr.(typisch)
outputcharacteristicIGBT-inverter(typical)
IC=f(VCE)
Tvj=150°C
VCE [V]
IC [A]
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
750
800
VGE = 19V
VGE = 17V
VGE = 15V
VGE = 13V
VGE = 11V
VGE = 9V
ÜbertragungscharakteristikIGBT-Wechselr.(typisch)
transfercharacteristicIGBT-inverter(typical)
IC=f(VGE)
VCE=20V
VGE [V]
IC [A]
5 6 7 8 9 10 11 12 13
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
750
800
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
SchaltverlusteIGBT-Wechselr.(typisch)
switchinglossesIGBT-inverter(typical)
Eon=f(IC),Eoff=f(IC)
VGE=±15V,RGon=1.5,RGoff=1.5,VCE=500V
IC [A]
E [mJ]
100 200 300 400 500 600 700 800
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Eon, Tvj = 125°C
Eoff, Tvj = 125°C
Eon, Tvj = 150°C
Eoff, Tvj = 150°C
6
TechnischeInformation/technicalinformation
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approvedby:MM
dateofpublication:2012-11-06
revision:3.0
SchaltverlusteIGBT-Wechselr.(typisch)
switchinglossesIGBT-Inverter(typical)
Eon=f(RG),Eoff=f(RG)
VGE=±15V,IC=300A,VCE=500V
RG []
E [mJ]
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Eon, Tvj = 125°C
Eoff, Tvj = 125°C
Eon, Tvj = 150°C
Eoff, Tvj = 150°C
TransienterWärmewiderstandIGBT-Wechselr.
transientthermalimpedanceIGBT-inverter
ZthJF=f(t)(V/t=10dm³/min)
t [s]
ZthJF [K/W]
0,001 0,01 0,1 1 10
0,001
0,01
0,1
1
ZthJF : IGBT
i:
ri[K/W]:
τi[s]:
1
0,0062
0,0005
2
0,022
0,02
3
0,0238
0,058
4
0,038
0,45
5
0,01
2,19
SichererRückwärts-ArbeitsbereichIGBT-Wr.(RBSOA)
reversebiassafeoperatingareaIGBT-inv.(RBSOA)
IC=f(VCE)
VGE=±15V,RGoff=1.5,Tvj=150°C
VCE [V]
IC [A]
900 1000 1100 1200 1300
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
IC, Modul
IC, Chip
WärmewiderstandIGBT-Wechselr.
thermalimpedanceIGBT-inverter
RthJF=f(V/t)
coolingfluid=50%water/50%ethylenglycol
V/t [dm³/min]
RthJF [K/W]
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
0,095
0,100
0,105
0,110
0,115
0,120
RthJF: IGBT
7
TechnischeInformation/technicalinformation
FS400R12A2T4
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approvedby:MM
dateofpublication:2012-11-06
revision:3.0
DurchlasskennliniederDiode-Wechselr.(typisch)
forwardcharacteristicofdiode-inverter(typical)
IF=f(VF)
VF [V]
IF [A]
0,0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
750
800
Tvj = 25°C
Tvj = 125°C
Tvj = 150°C
SchaltverlusteDiode-Wechselr.(typisch)
switchinglossesdiode-inverter(typical)
Erec=f(IF)
RGon=1.5,VCE=500V
IF [A]
E [mJ]
0 100 200 300 400 500 600 700 800
5
10
15
20
25
30
35
Erec, Tvj = 125°C
Erec, Tvj = 150°C
SchaltverlusteDiode-Wechselr.(typisch)
switchinglossesdiode-inverter(typical)
Erec=f(RG)
IF=300A,VCE=500V
RG []
E [mJ]
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
5
9
13
17
21
25
Erec, Tvj = 125°C
Erec, Tvj = 150°C
TransienterWärmewiderstandDiode-Wechselr.
transientthermalimpedancediode-inverter
ZthJF=f(t)(V/t=10dm³/min)
t [s]
ZthJF [K/W]
0,001 0,01 0,1 1 10
0,001
0,01
0,1
1
ZthJF : Diode
i:
ri[K/W]:
τi[s]:
1
0,0026
0,0006
2
0,0241
0,017
3
0,0517
0,053
4
0,0431
0,39
5
0,0095
3,2
8
TechnischeInformation/technicalinformation
FS400R12A2T4
preparedby:AU
approvedby:MM
dateofpublication:2012-11-06
revision:3.0
WärmewiderstandDiode-Wechselr.
thermalimpedancediode-inverter
RthJF=f(V/t)
coolingfluid=50%water/50%ethylenglycol
V/t [dm³/min]
RthJF [K/W]
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
0,120
0,125
0,130
0,135
0,140
0,145
0,150
RthJF: Diode
NTC-Temperaturkennlinie(typisch)
NTC-temperaturecharacteristic(typical)
R=f(T)
TC [°C]
R[]
0 20 40 60 80 100 120 140 160
100
1000
10000
100000
Rtyp
DruckabfallimKühlkreislauf*
pressuredropincoolingcircuit*
p=f(V/t)
coolingfluid=50%water/50%ethylenglycol,TF=25°C
V/t [dm³/min]
p [mbar]
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0
25
50
75
100
125
150
175
200
225
250
275
300
325 p: Modul
9
TechnischeInformation/technicalinformation
FS400R12A2T4
preparedby:AU
approvedby:MM
dateofpublication:2012-11-06
revision:3.0
Schaltplan/circuitdiagram
G1
E1
C1
G2
E2
C2
P1
1
N1
G3
E3
C3
G4
E4
C4
P2
2
N2
G5
E5
C5
G6
E6
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T21
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T31
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Gehäuseabmessungen/packageoutlines
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TechnischeInformation/technicalinformation
FS400R12A2T4
preparedby:AU
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dateofpublication:2012-11-06
revision:3.0
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