Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

5 Applikationshinweise für IGBT- und MOSFET-Module
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dem Laststrom (über Durchlasskennlinie V F
= f(I F
)),
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der Sperrschichttemperatur,
--
dem Tastverhältnis.
Bei gegebenen Ansteuerparametern des mit der Diode kommutierenden IGBT und unter Vernachlässigung
parasitärer Effekte (L S
) sind die Ausschaltverluste (P rr
) abhängig von:
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dem Laststrom,
--
der Zwischenkreisspannung,
--
der Sperrschichttemperatur,
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der Schaltfrequenz.
Die Gesamtverluste ergeben sich zu:
P
tot(D)
P
cond(D)
P
rr
Die Gesamtverluste eines Moduls P tot(M)
ergeben sich dann durch Multiplikation der Einzelverluste
mit der Anzahl der Schalter n im Modul
P
tot(M)
n (Ptot(T)
Ptot(D
))
5.2.1.1 Gleichspannungssteller
Die Verluste für DC/DC-Wandler lassen sich unter stationären Bedingungen wegen des konstanten
Tastverhältnisses relativ leicht berechnen. Werte für die Schaltverlustenergien bei Nennbedingungen/Referenzwerten
sowie die Durchlassspannungsabfälle von IGBT und Diode sind in
den Datenblättern angegeben. Diese müssen auf den Arbeitspunkt in der Schaltung umgerechnet
werden. Die beiden Grundschaltungen Tief- und Hochsetzsteller sind Basiselemente vieler komplexerer
Anwendungen.
Tiefsetzsteller
I IGBT
Iout
I
I IGBT
I D
I D
I out
t t
V out
V
on T
Vin
V in
V out
t on
T
t
a) b)
Bild 5.2.2 Tiefsetzsteller mit ohmsch-induktiver Last, a) Schaltung; b) Strom- und Spannungsverlauf
Bild 5.2.2 zeigt die Schaltung eines Tiefsetzstellers (Chopper, step-down-converter) mit charakteristischen
Verläufen bei ohmsch-induktiver Last. Eine hohe Eingangsspannung V in
wird in eine
niedrigere mittlere Ausgangsspannung V out
umgewandelt. Für den eingeschwungenen Zustand
der Schaltung lassen sich im Arbeitspunkt die Verluste des IGBT wie folgt berechnen:
t
1
1
Durchlassverluste: Pcond(T) iC(t)
v
CE(t)
dt
T
0
Bei Vernachlässigung der Laststromwelligkeit und Nachbildung der Durchlasskennlinie mit einer
Ersatzgerade aus V CE0
und r CE
ergibt sich:
P
cond(T)
(I
out
(V
CE0(25C)
TC (T
25C))
I
V
j
2
out
(r
CE(25C)
Schaltverluste: P sw
= f sw
· (E on
(V in
, I out
, T j
) + E off
(V in
, I out
, T j
))
TC (T
25C)))
DC
r
j
(T)
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