Динамо-машины  Моделирование транзисторов 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 [ 16 ] 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

напряжения, соответствующего заряду емкоаи Миллера Ugm к импедансу схемы управления затвором.

lg=(Ugs - Ugm)/Rg

На пряжение Ugm определяется по горизонтальному у-а-стку на графике Vgs=f(Qg). Для1КР840 UgmSB (см. рис. б).

D. Мощность динамических потерь транзистора (GBT в режиме тяжелого переключения

Ets(@k@Rg) -энергия потерь с учетом тока коллектора и импеданса цепи управления. Определяется по графикам Ets=f(Rg) и Ets=f(lc).

Значение Ets учитывает хвост и потери от обратного восстановления оппозитного диода.

. Мощность динамических потерь транзистора MOSFET с учетом тока обратного восстановления оппозитного диода в режиме тяжелого переключения

P,=U5(l(*ta+0.5Qrr)*F II - ток нагрузки.

ta - составляющая времени обратного восстановгения trr, пока напряжение на диоде остается близк м к О (примерно равно BpervieHH включения, как видно из рис.5).

Точной формулы для оценки динамических потерь с учетом тока обратного восстановления не существует и приведенное выражение выведено с некоторыми упрощениями.

сг lt;с

г laquo;

сл cS gt;

Oq. Total Gale Cnarge (nC) Рис.6 Зависимость заряда затвора от напряжения на затворе

Однако для приблизительной оценки его точности вполне достаточно.

2.1 Однотактная схема.

Для максимального приближения к оеальности в схему введена паразитная индук-ивность И=100нГ, учитывающая влияние подводящих проводоз и печатных линий Все графики получены с помощью моделирования схем на PSPICE. При расчетах использованы математические модели транзисторов MOSFET и IGBT, разработанные специалиста*и International Rectifier и автором статьи. Модели имеют очень высокую аепень достоверности, что подтверждено специальными теста г-и.

На р/.с.7 приведена схема, а соответствующие эпюры на 0ИС.8: энергия потерь, напряжение и ток сверху вниз) при /спользовании IGBT. Обратите внимание на то, насколько энергия выключения больше энеогии включения. 3 такой схеме отсутствуют потери, связанные с восстановлением диода. Поскольку паразитная индуктивность L1 затягивает фронт тока, потерями включения можно пренебречь.

Результаты расчетов сведены в таблицу 4.

Значение температуры кристалла Tj определяется прфор-Mvne

Tj=PS*(Rjc+Rcs)+T5

Расчет тем Герату Pol кристалла должен завершать разработку схемы, т.к. он позволяет проверить прзвилоность всех остальных расчетов и определить запас по тепловому режиму.

D1 L

который, во многом, определяет надежноаь схемы.Ts - температура теплостока, которую мы приняли равной 70 deg;С. Это вполне реальное значение, соответствующее температуре окружающей среды 40 С и площади радиатора 20смуВт.

Как видно из таблицы, в такой схеме даже на частоте 50 кГц транзисторы IGBT имеют преимущество из-за меньших потерь проводимости.

2.2 Понижающий DC-DC конвертор (чоппер).

В такой схеме мы имеем практически все виды потерь. Рассмотрим наихудший случай, когда за время выключенного транзистора ток нагрузки спадает незначительно. При этом включение транзистора происходит при полном токе.

МХЫт

ад