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Sinus-PWM / Berechnung Uces von IGBT's (Bauelemente)

verfasst von Esel , Dormagen, 26.01.2012, 17:46 Uhr

» Okay, jetzt muss ich mich erstmal sortieren.
» Bin grade etwas verwirrt und weiß im Grunde immernoch nicht weiter.
»
» Ich habe heute etwas gesucht und probiert, aber nix gefunden wie das für
» einen sinus aussehen könnte.
»
» Toni

Hallo Toni,

zu deiner Ausgangsfrage:

Du hast für die Vollbrücke nach deinen Angaben eine Maximale Amplitude von 24V.

Nimm einen Mosfet mit einer Sperrspannung von 55V mit 15A oder mehr.(Z.b. einen OptiMos von Infineon, die haben sehr geringen Rds(on))

Das begründet sich in der Tatsache der Verlustleistung.

z.B. nehmen wir an: Wir haben einen Standard IGBT, der hat einen Spannungsdrop auf seiner CE-Strecke die mehr oder weniger deutlich höher ist, als bei einem "normalen" Bipolaren Transistor. Üblicherweise zweischen 3-5V. Bei dicken Modulen auch mal mehr.

Für deine 200W Vollbrücke fließen ~ 8.5A bei 24V. Das heißt 1. würde deine effektive Spannung an der Trafowicklung Utr = Ub - 2xUce. Beispiel: 16 = 24 - (2x4V).

Das würde pro IGBT eine Verlustleistung von P = Uce * Itr bedeuten, wir vernächlässigen mal hier die Schaltverluste.

Das wären pro IGBT 34 Watt, und die musst du über einen entsprechenden Kühlkörper ableiten. Das ganze natürlich 2x, da du pro Schaltvorgang zwei IGBT's in Serie hast.

Sprich Insgesamt hast du eine Verlustleistung von 68W. Der Wirkungsgrad wäre mehr oder weniger eine Katastrophe.

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Rechnen wir mal mit einem Standard Mosfet z.B. irfz46N. Mosfets haben an ihrem DS-Strecke keinen Spannungsdrop sondern einen Widerstand, der mehr oder weniger der statische Rds(on) ist, wenn der gut durchgesteuert wird.

In diesem Beispiel wären das ein Rds von 16.5mOhm. Also wenig.

Bei einem angenommen Strom von 8.5A~ würde das einen Spannungsfall von 0.14V pro FET bedeuteten.

Die Verlustleistung wäre dann Pv = I²*Rds(on).

In diesem Fall: 1.19W pro FET, Schaltverluste wieder vernachlässigt.

Das wären 2.5W insgesamt, und der Trafo würde auch wesentlich mehr Spannung sehen als bei IGBT's

Du fragst dich jetzt bestimmt, warum gibts denn dann IGBT's?

Ganz einfach IGBT's können wesentlich höhere Spannung vertragen als FET's. Zudem der Rds bei Hochspannungsfets auch ziemlich miserabel wird(abgesehen von der CoolMos Serie).

Und bei höheren Spannungen macht sich der Spannungsdrop eines IGBT's kaum bemerkbar. Und die Verlustleistung ist im Verhältnis zur Schaltleistung, einfach vernachlässigbar.

Kannst du z.B. so sehen, dass bei Netzgleichrichtung eine Schottky Diode wenig Sinn macht, da sich der Spannungsdrop auf das Gesamtverhältnis kaum bemerkbar macht.

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Zu deiner Ansteuerungsfrage:

Du kannst einfach bisher deine Schaltung verwenden, Dreieck aber auf ca 10-20xFnenn(deine zuschaltende Nennfrequenz) einstellen. Nur beim Referenz Eingang des nachgeschalteten Komparators packst du eben keine Feedbackspannung z.B. rein. Sondern packst ein Sinus Signal gleicher Amplitude rein, mit der zu schaltenden Nennfrequenz.

Dieses Sinus Generator kannst du überlichweiser auch mit einem Dreieckgenerator mit nachgeschaltetem Sine Shaper erstellen(http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1b/Funktionsgenerator_OPAMP.png).

Quelle: Wikipedia(bitte Thomas).

Gruß Esel