Om dagens föreläsning!

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Om dagens föreläsning!"

Anton Lund
för 5 år sedan
Visningar:

Även om verkninggraden för en kommeriell frekvenomriktare ofta är högre än 98 % å motvarar någ procent av 1-1 kw mycket värme.

1 F8: Krafthalvledarförluter och kylning Om dagen föreläning! Termik deign är en av de viktigate ingredienerna i kraftelektrik deign, i ynnerhet för effekter högre än någ kw. Även om verkninggraden för en kommeriell frekvenomriktare ofta är högre än 98 % å motvarar någ procent av 1-1 kw mycket värme. Deutom kräv i de fleta fall att kieltemperaturen är under C. Det är alltå av tor vikt att förluterna kan uppkatta med tillfredtällande noggrannhet och kieltemperaturen beräkna utifrån dea uppkattade förluter och termika data för kompenter och kylare.

2 Hitintill. har vi antagit att för en halvledare gäller: R () = R (off) = lo = t = t off = Men å är det ju inte i verkligheten Kommutering - viktigt att förtå Tilllag av tranitorn: Styrignalen till tranitorn hög Strömmen i tranitorn ökar Samtidigt minkar trömmen i dioden efterom i T + i D = I När trömmen i dioden når noll blir dioden backpännd Spänningen över tranitorn börjar falla Frånlag av tranitorn: Styrignalen till tranitorn låg Spänningen över tranitorn tiger När v T =V dc blir dioden frampännd och börjar leda Strömmen i tranitorn minkar

3 Halvledarförluter Switchförluter proportiella mot: witch frekven till- och frånlagtider Ledförluter proportiella mot: trömmen Switch-kurvformer Källa: Semikr

4 Kylning - En enkel modell av en komplicerad verklighet V=R I T=R th R th =R =I T=V T [K, ºC] [W] R th [K, ºC /W] Kylare - Typika data

5 Kraftmodul Termika problem - Thermal cycling och power cycling

6 Kylning - Tranient termik impedan Motvarighet till impedan för elektrika periodika ignaler. Ofta är det fullt tillräckligt att räkna på termik reitan men exempelvi tranient tunga motordrifter om kranar och hiar där man har problem med thermal eller power cycling kan det vara nödvändigt att ta hänyn till den termik impedanen. Kylning - Vätkekylning

7 Kylning - Flera förlutkällor på amma kylare Effektförluter (I) Normalt behöver man inte ta hänyn till tranitorn eller tyritorn ingång vid den termika deignen. För de fleta halvledare behöver man inte ta hänyn till förluter i från-tilltånd (eng. off) efterom läcktrömmarna är väldigt må. Förluterna man är intreerad av är medelförluter dv 1 f lo = f v () t i() t dt = cd + w förutatt att ignalen är periodik med lägta frekven f

8 Effektförluter (II) Ledförluterna ge av: 1 f cd = f v () t i () t dt = { Antag Δi << I} = ( VS + RS I ) I DS Där I är uttrömmen, V S är den trömoberoende delen av frampänningfallet, R S är ledreitanen ho kompenten och D S är duty-cyceln. Obervera att för MOSFET:en är V S = och R S = R DS(). V S R S =V/I Effektförluter (III) Antag reitivt beteende: 1 f 1 f cd v Antag litet trömrippel: Antag ktant pänning: cd cd 1 f 1 f () t i () t dt = f R i () t dt = R I 1 f () t i () t dt = f v i () t dt = v I v 1 f () t i () t dt = f R i () t dt = R I v S S S S RMS

9 Effektförluter (IV) Switchförluterna anta kunna bekriva med w, + w, off = = f w = f V dc I t V + dc I t ( Ew, + Ew, off ) = f Ew = Effektförluter (V) I datablad ange ofta E (= E w, ) och E off (= E w,off ) både om numerika värden och om funkti av gate-reitanen R G. Om man vill beräkna witchförluterna vid en annan mellanledpänning V dc och uttröm I än den om använd i databladet V dc och I å måte man kala om witchförluterna: E E V I + ( E E ) off dc w, + w, off VdcI + VdcI off Vdc I Vdc I Vdc I

Effektförluter (VI) Dioden aknar tilllagförluter Dioderna har frånlagförluter på grund av revere-recovery rr Err V I dc V dc I revere-recovery trömmen flyter genom tranitorn Kylardimeniering - Hur

10 Effektförluter (VI) Dioden aknar tilllagförluter Dioderna har frånlagförluter på grund av revere-recovery rr Err V I dc V dc I revere-recovery trömmen flyter genom tranitorn Kylardimeniering - Hur gör man? 1. Beräkna maximalt tillåtna kylartemperaturen för varje kompent: ( R R ) T h, i = T j, i d, i thjc, i + thch, i. Den kompent om kräver lägt kylartemperatur kommer att betämma maximalt tillåten kylartemperatur ( ) T h = min T h, i 3. Beräkna vilken termik reitan (för kylaren) om behöv T h = T a + R thha n i= 1 d, i R thha = n ( Th Ta ) i= 1 d, i

11 Kylardimeniering - Exempel En tranitor i en TO-3 kapel har en förluteffekt på 6W R th,jc =.9 ºC/W Ett lager mica placera mellan tranitorn och kylaren R th,ch =.4 ºC/W Kieltemperaturen tillåt vara 15 ºC Omgivningtemperaturen kan maximalt vara 55 ºC Vilken termik reitivitet får kylaren maximalt ha?

Relevanta dokument

F9: Snubbrar. Om dagens föreläsning!

F9: Snubbrar. Om dagens föreläsning! F9: Snubbrar Om dagen föreläning! Snubbrar är inte å vanligt att man hört tala om, om man inte jobbat med kraftelektronik! Snubbrar är en takig överättning från engelkan nubber och betyder kyddkretar,