Влияние паразитных емкостей на переключение ключей

KaV

Продолжаем обсуждение.
Начало - http://flyback.org.ru/viewtopic.php?p=81348#81348
Продолжение - http://rushv.mybb2.ru/viewtopic.php?t=84
Далее - здесь (надеюсь Smile

)

Кратко суть проблемы :
Симуляция схемы (мост или полумост) на фетах, обвязанных диодами Шоттки и ультрафастами показывает наличие выбросов напруги на шоттках (в обратном направлении), значительно превышающих их рабочее напряжение. С увеличением нагрузки эффект растёт (более быстрое нарастание выброса). Эффект возникает также при прерывании генерации, т.е. уменьшением дедтайма с ним бороться нельзя.
Вроде есть выход - повесить мелкий конденсатор на шоттки, таким образом искуственно увеличив его ёмкость, но не приведёт ли это к ещё большим проблемам?
А, да, шоттки не терпят обратного пробоя - моментально выходят из строя.

Добавлено: Sun Dec 16, 2007 2:43 pm

Пружина
Экзорцист

Вобщем как я понял этот вопрос проблема действительно имеет место быть.Только с методикой расчёта здесь полная жопа т.к. нужно расчитывать перераспределение заряда с мосфета на шоттки , но их ёмкости зависят от приложенного напряжения и нелинейны , а у мосфета вообще функция весьма сложная и описать её уравнением не представляется возможным.

Есть один очень приблизительный вариант - сравнить заряд выходной ёмкости мосфета при питающем напряжении и суммарным зарядом ёмкостей мосфета и диода шоттки при максимальном рабочем наряжении диода(значения ёмкостей при напяжениях можно взять из граффиков в даташите , но не везде они есть и даже где есть часто бывают неполные).Но и в таком методе есть проблема:При перезарядке одной ёмкости от другой будут значительные потери и расчитать их не зная функций "поведения" ёмкости мосфета и диода не представляется возможным огорчён

Практическое решение придумать можно(например просто шунтировать диод конденсатором) , но необходимость этого пока не подтверждена , ибо практика показывает что диоды не взрываются , хотя и должны(на первый взгляд).Произвести практическое исследование с помощью осциллографа конечно можно попытаться(планирую вскоре заняться этим) , но весьма вероятно что он будет ловить очень сильные помехи.

Вобщем нужно строить нормальную теорию , но как - это большой вопрос.

Добавлено: Sun Dec 16, 2007 5:35 pm

BSVi

Ыыы, я когда-то про это писал, народ обосрал как всегда.

Варианты решения - твс или кап на шоттках. У меня кап получился 150пФ.
Выброс возникает из-за динамического распределние напруги (а оно пропорционально 1/C). Расчет, думаю, должен быть таким - C=(Uп-U)/(U*C) где Uп - напр питания, U - напр. пробоя шоттки. C - емкость сток-исток фета.

еще одна вероятная проблема - прострел при переключении связанный с рассасыванием неосновных носителей в игбт.

Добавлено: Mon Dec 17, 2007 1:02 pm

Игнат

Тема оч актуальная!!! ОЧЧЧень надо узнать как правильно обвесить транзисторные модули GA500TD60U, ибо если эти угроблю, других не предвидится. Если кому, кто с большим мозгом (не путать "с больным..."), не в западло будет что посоветовать, буду очень признателен drink

.

2 BSVi, ёмкость сток-исток в даташите должна быть указана, али мерить чем надо?

Кстати, в умных книжках написано, что обратный диод функцию ёмкости и выполняет...

Последний раз редактировалось: Игнат (Mon Dec 17, 2007 2:47 pm), всего редактировалось 2 раз(а)
Добавлено: Mon Dec 17, 2007 1:31 pm

BSVi

Емкость есть в даташите.

Добавлено: Mon Dec 17, 2007 1:51 pm

Skywarrior
Only one

Проблема выбросов главным образом связана с наличием у ФЕТов выходной емкости (Coss). Чем больше емкость Coss, тем большему удару подвержены диоды Шоттки (ДШ). Вероятность пробоя ДШ выше в каскаде защиты верхнего ключа.
Возможное решение – шунтировать ДШ конденсаторами, величину емкости которых надо подобрать исходя из значений емкостей Coss и перехода ДШ. Второй вариант – использовать ДШ с большей емкостью перехода.
При выборе второго варианта удобно использовать одну ISOTOP-сборку из двух ДШ STPS24045TV или STPS200170TV1. Полностью решает проблему экстра-выбросов. Зависимости емкостей перехода от приложенного обратного напряжения для данных ДШ с большой точностью можно описать найденными мною эмпирической функциями:

STPS24045TV: Cш(пф)=17000/(Uш)^(7/12), Uш = 1..45В

STPS200170TV1: Cш(пф)=7000/(Uш)^(7/15), Uш= 1..170В

Формулы справедливы для при обратном напряжении из допустимого диапазона каждого из диодов.

Модель STPS24045TV прилагается. Smile

Добавлено: Mon Dec 17, 2007 2:16 pm

STPS24045.rar (315 байт)

Игнат

Блинн... В даташите нашёл Cies, Coes и Cres. Coes - это она или нет :-?

Добавлено: Mon Dec 17, 2007 2:38 pm

Skywarrior
Only one

Игнат писал(а):
Блинн... В даташите нашёл Cies, Coes и Cres. Coes - это она или нет :-?

Coes - это для случая ИГБТ, Coss - для ФЕТов. Но обвязку в ИГБТ не используют, т.к. в нем нет технологического диода. При большой частоте достаточно использовать ультрафаст-ИГБТ без встроенного диода и внешний софт-рековери диод.

Добавлено: Mon Dec 17, 2007 3:12 pm

Игнат

To Skywarrior ,
GA500TD60U - транзисторный полумостовой модуль, и если верить даташиту (а я ему верю), встроеные диоды в нём есть (HEXFRED Антипараллельные, жаль тока по нему мало че указано)[/b]

Последний раз редактировалось: Игнат (Thu Dec 20, 2007 8:51 pm), всего редактировалось 1 раз
Добавлено: Tue Dec 18, 2007 8:38 am

Skywarrior
Only one

Игнат писал(а):
To Skywarrior ,
GA500TD60U - диодный полумостовой модуль, и если верить даташиту (а я ему верю), встроеные диоды в нём есть (HEXFRED Антипараллельные, жаль тока по нему мало че указано).

Я знаю, а при чем тут это? Здесь тема про обвязку ФЕТов. >:-(

Добавлено: Tue Dec 18, 2007 10:30 am

Игнат

Ну типа ССОРРИ | огорчён

, ну совсем чутьчуть другая тема... ну не заводить же блин новую, в конце-концов - IGBT=FET+pnp :-D

Повозился поглубже с даташитом, вроде понял так: для диода обратное напр. - 600В, прямой ток - 500А, время восстановления - 246 нс. помоему достаточно солидный... или всёже дополнительно чё ещё вешать надо

PS Я в предыдущем сообщении неверно указал: не диодный модуль, а транзисторный!!! исправил

Добавлено: Thu Dec 20, 2007 8:50 pm

Шурик
Злодей

Слухай, Скай, глянь плиз в его даташит, там пишут, что он на 40 кГц в обычном режиме и на 200кГц в резонанс моде работать может. Я чёй-то не понял, в чём прикол ??? Кажется я хАчу такой модуль.

Добавлено: Thu Dec 20, 2007 9:02 pm

Игнат

Вово, Скай, загляни плиз..
Шурик, а ты не мог-бы узнать, в штатах такие почём? А то здесь ~11тыр/пара.

ПС а чё такое резонанс моде

Добавлено: Thu Dec 20, 2007 9:12 pm

Шурик
Злодей

Чёй-то не могу найти цены.
Резонант мод - это когда переключение происходит в нуле напруги.

Добавлено: Thu Dec 20, 2007 9:29 pm

Skywarrior
Only one

По поводу сборки - все верно, максимум 40кГц - в режиме жесткого переключения, 200кГц - в режиме резонанса нагрузки. Тонкость вот в чем. Как всем известно, IGBT и MOSFETы обладают выходной паразитной емкостью. За счет ее разряда на участок цепи коллектор-эмиттер при сток-исток в момент открытия ключа происходит выделение тепла. Чем выше частота - тем выше потери. Под час эти потери становятся недопустимыми. Как же с ними бороться? Оказывается решение есть, и используется оно уже давно в квазирезонансных преобразователях. Смысл его в том, что нагрузкой преобразователя является последовательный LC-контур, а частота преобразователя близка к собственной частоте этого контура. В таком режиме получается хитрая вещь - на момент, когда ключу (ФЕТу или ИГБТ) надо открыться, его выходная емкость оказывается практически незаряженной, что во много раз уменьшает потери по сравнению с +310В (пропорционально квадрату напряжения на паразитном конденсаторе). Для нас это удобное решение в случае DRSSTC. 8-)

Добавлено: Thu Dec 20, 2007 9:53 pm

TIM

Skywarrior заинтересовал !!! Поподробней плиз как это можно рассчитать.

Добавлено: Thu Dec 20, 2007 10:46 pm

Skywarrior
Only one

Чтобы не быть голословным, завтра еще отпишусь, ибо на работе подборку я уже делал.

ЗЫ: Тему расширил - переименовав ее.

Добавлено: Thu Dec 20, 2007 11:06 pm

BSVi

Насчет шоттки. Тут есть 2 метода борьбы с эффектом - превый это кап на шоттке, но есть побочная сторона - на зарядку этой емкости может открыться диод в транзисторе, что грозит вылетом транзисторов. Все зависит от велечины емкости. 2 - это поставить ТВС это решение лучше во всех планах - можно взять более низковольтные шоттки, напряжение гарантированно не превысит нужный уровень, но есть естественно НО - на ТВСе будет выделяться нехилая мощя. Если это дрсстц - то мощя мизерная, если это цвсстц то можно обзавестись печкой на плате. Лично я предпочел бы ТВС, но к своей радости сейчас использую ИГБТ - с ними проблем намного меньше если частота ниже 300кГц.

Добавлено: Fri Dec 21, 2007 1:22 am

Шурик
Злодей

По поводу квазирезонансных преобразователей, я уже давно бьюсь со своим секретным девайсом. На мысль натолкнул блок питания от телека Philips, там полумостик на двух хиленьких транзюках качает 500 ваттную плазменную панель, вот я и заинтересовался. Проблема в том, что нет схемы, вот и ебусь в слепую. Хотя надЭжды есть. Кстати, первый раз вижу импульсник работающий на частоте в 1.5 мГц, а на старте все 3.5мГц. :-o

Добавлено: Fri Dec 21, 2007 4:32 am

Skywarrior
Only one

Хотел на работе закачать документ, но с трафиком траблы. А ссылка на документ "High Power and High Frequency Class-DE Inverters" вот: http://www.chipcenter.com/analog/images/tn/tn038.pdf
Полностью все расписано, приведен практический пример высокочастотного полумостового 5МГц-инвертора на ФЕТах IRFP450. Выходная мощность - свыше 1кВт. Схемы, расчеты, графики, фотки.

Добавлено: Fri Dec 21, 2007 8:28 am

BSVi

ссылка не работает, а очень интересно.

Добавлено: Fri Dec 21, 2007 11:37 am

Skywarrior
Only one

Вот эта вроде рабочая - http://i.cmpnet.com/chipcenter/analog/images/tn/tn038.pdf

Добавлено: Fri Dec 21, 2007 11:55 am

Игнат

Скай, а GA500 РТФМовскими оптодровами дравить можно?? А ещё, я тут услышал, что на таких кирпичах драва прям на транзы лепить надо, Это так?

Добавлено: Mon Dec 24, 2007 1:28 pm

Skywarrior
Only one

>Скай, а GA500 РТФМовскими оптодровами дравить можно??
Ответ нет, т.к. затвор слишком тяжелый, надо умощнять РТФМовские оптодрова. Для этого нужно либо параллелить UCC, либо использовать альтернативные интегрированные (например TC4451/TC4452 в корпусе TO220-5) или дискретные драйверы (типа драйверов Vcoder'а или Пружины).

>А ещё, я тут услышал, что на таких кирпичах драва прям на транзы лепить надо, Это так?
Да, так. В любом случае надо минимизировать расстояние между драйвером и ключом/ключами.

Добавлено: Mon Dec 24, 2007 3:09 pm