محدودیت های فرکانسی و توانی IGBT ها و ماسفت ها

[hamedhamidi]

توی یک اینورتر 5.5 کیلووات معمولی که برای کنترل دور موتور AC استفاده میشه و موتورش توی فرکانس 50 هرتز و 380 ولت بطور عادی 11 آمپر جریان میکشه از IGBT با ولتاژ 1200و نرخ جریان 55 آمپر استفاده میشه.فرکانس حامل هم 5 کیلوهرتز هست.
توی کوره القایی که توی 100 کیلوهرتز کار میکنه و حداکثر 24 آمپر جریان متوسطش هست از یک سری ماسفت که جمعا توانایی 200 آمپر و ولتاژ 500 ولت رو دارن برای ورودی DC شده 310 ولت استفاده میشه.
سئوالم اینه که چطور یک ماسفت یا مجموعه ای از ماسفت ها و یا یک IGBT رو با توجه به ولتاژ کاری و جریان بار انتخاب کنییم که به مدار بدون مشکل کار کنه؟
اساتید اگه بشه یک نمونه مثال آورده بشه که توش محاسبات تلفات هدایت و سوئیچینگ و نکات انتخاب ولتاژ و جریان مناسب IGBT یا ماسفت آورده بشه ممنون میشم.

[نو رسیده]

پاسخ : محدودیت های فرکانسی و توانی IGBT ها و ماسفت ها

دوست عزیز شرایط عملی با محاسبات فرق داره. همونطور که شما هم گفتی مقادیر انتخاب شده حداقل چند برابر مقادیر نامی هستن.
اولین علتش هم اینه که توی مناطق صنعتی معمولا هم دما و هم ولتاژ توی رنج زیادی تغییر میکنن و دستگاه ساخته شده باید بتونه توی همه شرایط عملکرد درستی داشته باشه. دیگه اینکه در اثر افزایش زمان کارکرد، فرسودگی قطعات کمتر و عمر اونا بیشتر میشه. بعد هم مسئله دائم کار بودن اوناست و اینکه هرگز نباید به شرایط مرزی پارامترهاشون برسن. اگه دقت کنی همه این علتها برای افزایش قابلیت اطمینان محصوله که یه شرکت معتبر رعایت میکنه تا اعتبارش بالا بره و اینکه اگه در اثر خرابی اونا ممکنه خسارت زیادی به مصرف کننده وارد بشه. مثلا فرض کنین یه خط تولید بخوابه یا اینکه خرابی درایو، به یه مجموعه مکانیکی مثل یه CNC آسیب بزنه.
به همین دلایل هرچی تو محاسبات بدست میاد رو باید (بسته به نوع پارامتر) حد اقل در 2 ضرب کنین.

[hamed8419215]

پاسخ : محدودیت های فرکانسی و توانی IGBT ها و ماسفت ها

توی یک اینورتر 5.5 کیلووات معمولی که برای کنترل دور موتور AC استفاده میشه و موتورش توی فرکانس 50 هرتز و 380 ولت بطور عادی 11 آمپر جریان میکشه از IGBT با ولتاژ 1200و نرخ جریان 55 آمپر استفاده میشه.فرکانس حامل هم 5 کیلوهرتز هست.
توی کوره القایی که توی 100 کیلوهرتز کار میکنه و حداکثر 24 آمپر جریان متوسطش هست از یک سری ماسفت که جمعا توانایی 200 آمپر و ولتاژ 500 ولت رو دارن برای ورودی DC شده 310 ولت استفاده میشه.
سئوالم اینه که چطور یک ماسفت یا مجموعه ای از ماسفت ها و یا یک IGBT رو با توجه به ولتاژ کاری و جریان بار انتخاب کنییم که به مدار بدون مشکل کار کنه؟
اساتید اگه بشه یک نمونه مثال آورده بشه که توش محاسبات تلفات هدایت و سوئیچینگ و نکات انتخاب ولتاژ و جریان مناسب IGBT یا ماسفت آورده بشه ممنون میشم.

برای انتخاب سوییچ قدرت پارامترهای زیادی دخیل هستند و فقط ولتاژ و جریانی که در دیتا شیت نوشته کافی نیست. در دیتا شیت برخی از IGBT ها یک منحنی جریان کاری به ازای فرکانس دیده میشه که نشون میده هر چقدر فرکانس افزایش پیدا کنه، جریان کاری کاهش پیدا میکنه و دلیل اصلیش هم تلفات سوییچینگ هست.

همچنین حداکثر دمای کارکرد بدنه سوییچ هم در میزان جریان دهی سوییچ تاثیر زیادی دارد.

در فرکانس های بالا همیشه تلفات سوییچینگ بیشتر خواهد بود از تلفات هدایت و از آنجاییکه ماسفت ها تلفات سوییچ کمتری دارند، معمولا از ماسفت برای فرکانس های بالا استفاده میشود. اما در فرکانس های پایین تر که تلفات سوییچینگ کمتر میشه، به علت تلفات هدایت کم از IGBT استفاده میشه.

اگه Igbt loss calculation یا MOSFET loss calculation رو سرچ کنین، چیزای خوبی پیدا خواهید کرد. چندتا پی دی اف شرکت اینفنون داره که نحوه محاسبات تلفات در سوییچ های قدرت رو توضیح داده.