2MBI200UM-120

El 2MBI200UM-120 de Fuji Electric Co., Ltd. (división Electronic Devices / Power Semiconductors) es un módulo semiconductor de potencia con doble transistor bipolar de puerta aislada en configuración de medio puente (Dual IGBT Module / Half-Bridge Topology), perteneciente a la familia de dispositivos de alta eficiencia Serie U4 / V-Series (bastidor estándar M249). Está diseñado para la conversión estática de energía, modulación por ancho de pulsos (PWM) e inversión trifásica de alta potencia en variadores de velocidad de motores de corriente alterna, fuentes de alimentación ininterrumpida (SAI/UPS), inversores solares/eólicos, convertidores de soldadura industrial y sistemas de tracción eléctrica liviana.

Construido en un bastidor modular de perfil bajo con placa base de cobre aislada eléctricamente mediante sustrato cerámico de alúmina (DBC) y grado de protección IP00, está concebido para fijación por tornillos mecánicos M6 sobre disipador térmico con pasta conductora y atornillado directo de barras o pletinas de potencia (M6). Opera con una tensión máxima colector-emisor de ruptura (VCES) de 1200 V y una corriente nominal continua de colector (IC) de 200 A (a TC = 100 °C, alcanzando hasta 300 A a TC = 25 °C), incorporando transistores IGBT con tecnología de compuerta en trinchera y parada de campo (Trench Gate Field-Stop de 6.ª generación) optimizados para conmutación suave y bajas pérdidas por saturación, diodos de libre circulación ultrarrápidos (FWD) integrados en antiparalelo por rama, y terminales auxiliares de control tipo lengüeta/Faston con emisor de sensado Kelvin para la excitación simétrica de puerta.

Specs

Fabricante: Fuji Electric Co., Ltd. (Tokio, Japón / Electronic Devices Business Group)

Modelo / Referencia: 2MBI200UM-120 (referencia técnica de catálogo: 2MBI200UM-120 Fuji)

Código de Producto / UNSPSC: 32111700 / 32111718 (Módulos semiconductores IGBT / Semiconductor Power Modules)

Familia / Serie: Serie U4 / V-Series (6th Generation IGBT Dual Modules)

Tipo de Componente: Módulo de potencia semiconductor de 2 elementos IGBT en medio puente (Half-Bridge)

Tipo de Montaje: Montaje atornillado sobre disipador térmico (Heatsink mount) mediante 4 tornillos métricos M6

Asignación de Pines / Terminales (Pinout)

Tipo de Conector / Regleta: Terminales roscados M6 de alta corriente para el circuito de potencia y terminales de lengüeta plana tipo Faston (2.8 mm x 0.5 mm) para control de compuerta y emisor auxiliar

Distribución de Pines / Bornes:

Borne C1: Colector del IGBT superior (Conexión al bus DC positivo / DC+)

Borne C2E1: Nodo intermedio de salida CA (Emisor del IGBT superior conectado internamente al Colector del IGBT inferior / Salida de fase U, V o W)

Borne E2: Emisor del IGBT inferior (Conexión al bus DC negativo / DC-)

Terminal G1: Puerta / Gate de control del IGBT superior (High-Side)

Terminal E1: Emisor auxiliar (retorno Kelvin) del IGBT superior

Terminal G2: Puerta / Gate de control del IGBT inferior (Low-Side)

Terminal E2 (Auxiliar): Emisor auxiliar (retorno Kelvin) del IGBT inferior

Placa Base Metálica: PE / Tierra / Blindaje (aislada galvánicamente respecto a los terminales activos)

Desglose de la Nomenclatura

2: Configuración de topología: 2 elementos de conmutación independientes integrados (Medio puente / Dual Pack)

MBI: Identificador de producto Fuji Electric: Módulo IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor Module)

200: Corriente nominal continua asignada de colector: 200 A (a TC = 100 °C)

U: Código de encapsulado mecánico: Bastidor modular plano tipo M249

M: Generación y características de conmutación: Optimizado para media y alta velocidad (serie U/V)

-120: Tensión asignada de ruptura colector-emisor dividida por 10: 1200 V

Especificaciones de Entrada y Control (Compuerta)

Tensión Colector-Emisor Máxima (VCES): 1200 V

Tensión Puerta-Emisor Continua Máxima (VGES): ±20 V

Tensión Umbral de Puerta (VGE(th)): 6.0 V a 7.5 V (a IC = 20 mA, VCE = 20 V)

Capacidad Parásita de Entrada (Cies): Aprox. 27 nF a 32 nF (a 1 MHz, VCE = 10 V, VGE = 0 V)

Carga de Puerta Total (Qg): Aprox. 1200 nC (a VCC = 600 V, IC = 200 A, VGE = ±15 V)

Resistencia Interna de Puerta Recomendada (RG exterior): 1.5 ? a 3.3 ? según frecuencia de trabajo

Especificaciones Eléctricas de Salida y Operación

Corriente Nominal Continua de Colector (IC): 200 A (a TC = 100 °C) / hasta 300 A (a TC = 25 °C)

Corriente Pulsada de Colector (ICP, 1 ms): 400 A (a TC = 100 °C) / hasta 600 A (a TC = 25 °C)

Tensión de Saturación Colector-Emisor (VCE(sat)): Típicamente 1.70 V a 1.90 V (a IC = 200 A, VGE = 15 V, Tj = 25 °C) / aprox. 2.05 V (a Tj = 125 °C)

Corriente de Fuga Colector-Emisor (ICES): Menor a 2.0 mA (a VCES = 1200 V, VGE = 0 V, Tj = 25 °C)

Potencia Máxima Disipada por Transistor (PC): Aprox. 1150 W a 1300 W (a TC = 25 °C por cada IGBT)

Tiempos de Conmutación (a VCC = 600 V, IC = 200 A, RG = 2.2 ?, Tj = 125 °C):

Tiempo de retardo de conexión (ton): Aprox. 0.35 µs a 0.45 µs

Tiempo de subida (tr): Aprox. 0.10 µs a 0.15 µs

Tiempo de retardo de desconexión (toff): Aprox. 0.50 µs a 0.65 µs

Tiempo de caída (tf): Aprox. 0.08 µs a 0.12 µs

Frecuencia de Conmutación Típica: 4 kHz a 16 kHz

Diodo de Libre Circulación (FWD) y Características Térmicas

Corriente Continua Directa del Diodo (IF): 200 A continuo (400 A de pico pulsado IFP)

Tensión Directa de Conducción (VF): Típicamente 1.80 V a 2.10 V (a IF = 200 A, VGE = 0 V)

Tiempo de Recuperación Inversa (trr): Aprox. 0.15 µs a 0.25 µs

Resistencia Térmica Unión a Carcasa (Rth(j-c)):

Por transistor IGBT: Menor o igual a 0.11 °C/W

Por diodo FWD: Menor o igual a 0.18 °C/W

Resistencia Térmica Carcasa a Disipador (Rth(c-f)): 0.024 °C/W (con pasta térmica aplicada)

Aislamiento Dieléctrico (Visol): 2500 VAC RMS (50/60 Hz durante 1 minuto entre terminales y base de cobre)

Construcción Mecánica y Dimensiones

Tamaño de Bastidor / Formato: Encapsulado modular plano M249 (estándar industrial de 62 mm x 106 mm)

Dimensiones Físicas:

Longitud total de placa base: 106.4 mm

Anchura de placa base: 61.4 mm

Altura del cuerpo: Aprox. 30.0 mm (excluyendo tornillos de apriete)

Distancia entre centros de fijación de base: 93.0 mm x 48.0 mm

Materiales:

Placa Base: Cobre electrolítico grueso niquelado de alta conductividad térmica

Sustrato Aislante: Cerámica de alúmina (Al2O3) unida directamente por cobre (DBC)

Carcasa Exterior: Polímero técnico PBT autoextinguible (UL 94V-0) relleno de gel de silicona aislante

Conexiones: 3 bornes roscados hembra M6 para pletinas de potencia y 4 terminales tipo espada Faston

Par de Apriete Recomendado:

Tornillos de montaje a disipador (M6): 3.5 Nm a 4.5 Nm

Tornillos de bornes de potencia (M6): 3.5 Nm a 4.5 Nm

Peso Aproximado: Aprox. 310 g a 340 g

Condiciones Ambientales y Seguridad

Temperatura de Operación de Unión (Tj): -40 °C a +150 °C (servicio continuo)

Temperatura de la Carcasa (TC): -40 °C a +125 °C

Temperatura de Almacenamiento (Tstg): -40 °C a +125 °C

Humedad Relativa: Menor o igual al 95% HR sin condensación

Grado de Protección: IP00 conforme a IEC 60529 (diseño abierto para integración en chasis cerrado)

Grado de Inflamabilidad: Clasificación de autoextinción UL 94V-0

Normativas y Homologaciones: Homologación reconocida UL (UL 1557 / File E53660), marcado CE y cumplimiento con directiva europea RoHS

Brazo inversor de conmutación en variadores de frecuencia trifásicos de 400-480 VAC para motores de 75 kW a 110 kW (empleando tres módulos en configuración puente trifásico).

Etapa inversora de conmutación PWM en sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI / UPS) industriales de gran potencia.

Convertidor de potencia principal e inversores de corriente en generadores de energía eólica y plantas fotovoltaicas centralizadas.

Fuentes de alimentación para soldadura industrial por arco (MIG/TIG e inversores de corte por plasma).

Convertidores DC/DC reductores o elevadores de alta corriente y cargadores rápidos de baterías para vehículos industriales.