Czasy, to odpowiednio:
td(on), td(of) - odpowiednio opóźnienie załączenia i wyłączania, czyli czas jaki mija od przeładowania bramki do reakcji klucza przez zmianę prądu drenu.
tr - Czas, w którym prąd na kluczu narasta z 10% do 90% maksymalnej wartości, czyli czas jaki zajmuje tranzystorowi włączenie.
tf - Czas opadania, jak wyżej, tyle że w tym czasie następuje zmniejszenie prądu z 90% do 10%.
Dwa ostatnie czasy odpowiadają bezpośrednio straty przełączania, ponieważ im dłużej trwają tym więcej czasu klucz spędza w liniowym trybie pracy, pomiędzy nasyceniem a zamknięciem - w tym stanie wykazuje dużą rezystancję a więc przepływający prąd powoduje wydzielenie dużej ilości ciepła.
Ale, czasy czasom nie równe... Przede wszystkim ten parametr ma rolę poglądową (tak samo jak podana w nocie wytrzymałość prądowa), ma za zadanie jedynie pozwolić projektantowi ocenić zachowanie klucza. Czasy przełączania znacznie zmieniają się zależnie od warunków pracy (prądu drenu, temperatury, rezystora bramkowego, napięcia Vds i jeszcze kliku innych). Do tego dla IGBT dochodzi ogon prądowy który zależnie od tranzystora potrafi
znacznie przedłużyć czas wyłączania i niestety, prawie nigdy nie jest dobrze scharakteryzowany w nocie... Wspominałem o tym tutaj:
elektronika-ogolna/dobieranie-rezystorow-bramkowych-w-tranzystorach-fet-t513.html#p5609Zastępowanie MOSFET-ów IGBT w SSTC jest grząskim tematem... Przede wszystkim diody MOSFET-ów wycinamy dla tego, że mają fatalne parametry (są bardzo powolne, tzn. potrzebują bardzo dużo czasu aby po odwróceniu polaryzacji wrócić ze stanu przewodzenia to blokowania, przepływający w tym czasie prąd może być znaczny i powodować ryzyko zwarć skrośnych). Jest to konsekwencja faktu, że diody te
de facto nie są celowym wytworem, ale skutkiem ubocznym procesu produkcji tranzystora, oczywistym więc jest że jej parametry będą kiepskie. Nie można tej diody pozbyć się po prostu dając zewnętrzną diodę ultraszybką równolegle do klucza - "szybkość" diod ma przede wszystkim wpływ na czas wyłączania, podczas gdy większość diod przechodzi do stanu przewodzenia niemal natychmiast, z szybkością ograniczoną głównie indukcyjnościami i pojemnościami pasożytniczymi w układzie. Nadto w wielu przypadkach okazuje się iż dioda w kluczu ma niższy próg napięcia przewodzenia niż dedykowane, w konsekwencji czego istnieje duże ryzyko że to ona załączy się pierwsza. Dlatego potrzebna jest dodatkowa dioda Shottky w szeregu z drenem klucza, zapewnia ona że pasożytnicza dioda klucz pozostanie zablokowana. Dlaczego akurat Shottky? Są one ekstremalnie szybkie i mają niskie napięcie przewodzenia, dzięki czemu wprowadzają niewielkie dodatkowe straty. Niestety, nie można użyć ich jako diod bocznikujących klucze ze względu na niską wytrzymałość napięciową.
Nie można też narzucić po prostu dużego czasu martwego dającego powolnym diodom czas na wyjście ze stanu przewodzenia, ponieważ w tym czasie rezonator "wymusi" przepływ sporego prądu co tylko zwiększy nam straty, doda przepięć itd... Dokładnie zjawisko opisane jest w linkach które podwałem w poprzednim poście.
Z kolei produkcja tranzystorów IGBT nie powoduje powstanie pasożytniczej diody w strukturze - jeżeli IGBT posiada diodę w obudowie, jest to osobna, dedykowana struktura diody która zazwyczaj posiada bardzo dobre parametry, w takim przypadku nie musimy diod wycinać ani dodawać... Ale znów zaczynają się inne problemy.
No właśnie, ogon prądowy o którym piszę już trzeci raz. Konsekwencją jego obecności jest konieczność wymuszania dużego czasu martwego i mamy gorszą sytuację niż gdybyśmy mieli wolną diodę przy kluczu, bo teraz sam tranzystor się ociąga z zamknięciem.
IGBT ze znacznym ogonem prądowym nie mają więc zasadniczo żadnej przewagi nad MOSFET-ami. Poza wyższą wytrzymałością prądową.
Ale! Istnieją nowoczesne IGBT które prawie nie wykazują ogona prądowego. Takie zachowują się w przybliżeniu jak MOSFET, przy czym oferują wyższe prądy, charakterystykę przewodzenia diody (straty przewodzenia rosną w przybliżeniu liniowo z prądem, podczas gdy dla rezystancyjncyh MOSFET-ów przyrost następuje wykładniczo) i nie mają problemu z pasożytniczymi diodami. I takie tranzystory nadałyby się całkiem nieźle. Tyle, że mają następujące problemy:
-Najpierw trzeba taki tranzystor znaleźć i kupić. A bywają drogie.
-Często posiadają stosunkowo dużą pojemność bramki, co przy wysokiej częstotliwości pracy dociąża drivery.
-Często okazują się i tak wolniejsze od MOSFET-ów
Jest jeszcze inna metoda na pozbycie się dodatkowych diod przy MOSFET-ach: sprawić, aby diody bocznikujące nie były w ogóle potrzebne. Jak to osiągnąć? Jest to dość wymagające... Należy wykonać sterownik o ultra niskich opóźnieniach (lub, jeszcze lepiej - zaimplementować np. przesuwnik fazy i dostroić go tak, aby skompensować opóźnienia drivera) oraz ostrożnie dobrać rezystory bramkowe by uzyskać maksymalną synchronizację z rezonansem - doprowadzić, by klucze przełączały się niemal idealnie w momencie, gdy sinusoidalny przebieg prądu wymuszony przez rezonator będzie przechodził przez "zero". W takiej sytuacji praktycznie nie nastąpi przepływ prądu przez diody bocznikujące, nie zostaną w ogóle załączone
et voilà - jak wolne by nie były nie robią nam problemu.
Rozwiązuje to także problem z ogonem prądowym IGBT - nie występuje on jeżeli w momencie wyłączenia klucza nie przepływa przezeń prąd.
Niestety, w praktyce uzyskanie i zachowanie wystarczająco precyzyjnej synchronizacji w układzie tak dynamicznym jak SSTC jest bardzo trudne i ciężko uzyskać gwarancję, że niezależnie od warunków pracy zostanie ona utrzymana...
Zarejestruj
Zaloguj
FAQ
Szukaj
Czemu brałeś "krowy" na 1200V? 
