IGBT Linearbetrieb

Michael M. schrieb:
> Hallo,
>
> hat jemand von euch Erfahrung für den Linearbetrieb von IGBT`s?

Erfahrung ja, nach dem Rest des Textes Deines Beitrags zu urteilen: 
Vergiß es, vor allem bei den genannten Parametern


> Stehe vor der Frage ob eine Entladung der beiden Kondensatoren (jeweils
> 425V) über die IGBT`s realisierbar ist. Damit kein IGBT eine zu große
> VCE (>650V) sieht, würde ich zuerst die unteren drei einschalten und
> zeitverzögert den oberen. Wüden alle 4 gleichzeitig eingeschalten
> werden, so könnte durch Unsymetrien eine zu hohe Spannung an einem IGBT
> anliegen.

Ach? Überleg das noch einmal gut was Du da schreibst....

> Die Energie beider Kondensatoren ist mit 140J nicht allzu groß..

Ach?

> Solange ich die IGBT`s über dem zero crossover point (VGE=10V IC=350A
> schwebt mir da vor) betreibe und die Gesamtenergie nicht den gesamten
> Halbleiter überhitzt sehe ich kein Problem mehr. Das ergäbe 2 Pulse mit
> 350A und jeweils einer Dauer von ~1ms. Wenn diese zeitlich ein wenig
> versetzt sind kann sich die Temperatur im Halbleiter ebenfalls
> ausgleichen.

Na dann, mach doch. Meine Erfahrung ist, das sich da gar nix ausgleicht 
denn Du hast nicht ein Quota gerechnet sondern machst hier nur auf 
"Forum hilf mir".

>
> Nur leider sind die Module zu teuer um ein paar Versuche "auf gut Glück"
> durchzuführen..

Sowas versucht_ man nicht sondern man _weiß was man tut, vor allem bei 
diesen Strömen, Spannungen und Zeiten. Und man simuliert das mit realen 
Werten, also Leitungsimpedanz, Serienwiderstand und L vom C, 
Übergangswiderständen an den IGBTs etc etc und nicht so träumerisch wie 
Du das da machst.



>
> Seht ihr hierbei noch weitere Probleme?

Ja. So viele das Du zuerst einmal zurück an den Start mußt, das ganze 
nochmals überlegst und dann gerne wieder kommen sollst.

> Bin dankbar für jede Info!

Gern geschehen, auch wenn Du das sicher nicht lesen wolltest.


MiWi, der mit solchen Pulsen arbeitet Geräten dazu entwickelt (und 
nicht schätzt).

Falk B. schrieb:
> Die allermeisten IGBTs sind nicht für Linearbetrieb gebaut, es gibt auch
> keine offiziellen Zusagen von den Herstellern.

Ich kenn da nur die längst obsoleten Audio-IGBTs von Toshiba. Aber 
gerade Toshiba liefert auch bei den aktuellen IGBTs SOA bis immerhin 
10ms.

Ich habe mich an dieses Forum gewandt um konstruktive Beiträge zu 
erhalten.

Falk B. schrieb:
>> Damit kein IGBT eine zu große
>>VCE (>650V) sieht, würde ich zuerst die unteren drei einschalten und
>>zeitverzögert den oberen. Wüden alle 4 gleichzeitig eingeschalten
>>werden, so könnte durch Unsymetrien eine zu hohe Spannung an einem IGBT
>>anliegen.
>
> Das macht man anders.

Weiss ich, allerdings ist dies die vorhandene Schaltung für einen 
Inverter (3 Level NPC) und an der kann ich auch nichts ändern. Ich muss 
es leider so machen. Mein einziger Parameter ist eine frei definierbare 
aber fixe Vge

Falk B. schrieb:
>>Die Energie beider Kondensatoren ist mit 140J nicht allzu groß..
>
> Die reicht locker, um deine IGBTs zu sprengen.

Da meine Absicht jedoch das sichere Entladen und nicht das sprengen ist, 
suche ich Leute wie dich :-)

Falk B. schrieb:
>>Solange ich die IGBT`s über dem zero crossover point (VGE=10V IC=350A
>>schwebt mir da vor) betreibe und die Gesamtenergie nicht den gesamten
>>Halbleiter überhitzt sehe ich kein Problem mehr. Das ergäbe 2 Pulse mit
>>350A und jeweils einer Dauer von ~1ms.
>
> Vergiß es. Schon mal über das Thema SOA nachgedacht? Es sei denn, du
> machst wirklich Schaltbetrieb. Dann fehlt aber deine Last ;-)

Leider kein Schaltbetrieb. Eine SOA mit 1ms Pulslänge habe ich leider 
keine aber es ist wirklich ein seeehr großes Modul. Es ist nicht so 
abwegig, dass die IGBT einen einmaligen Puls wegstecken können solange 
der ganze Halbleiter daran beteiligt ist.

Falk B. schrieb:
> Die allermeisten IGBTs sind nicht für Linearbetrieb gebaut, es gibt auch
> keine offiziellen Zusagen von den Herstellern. Also muss man seinen IGBT
> selber ausmessen. Wir haben in diversen Produkten verschiedene IGBTs im
> DPAK Gehäuse Einsatz, die um die 50-100mA bei ca. 500V U_CE verkraften,
> allerdings nicht ewig, ein paar Sekunden sind aber drin. Wenn man
> mehrere IGBTs kaskadieren will, um eine deutlich höhere U_CE zu
> erreichen, macht man das am besten so, siehe Anhang. Die Widerstände
> zwischen den Gates sind in Summe ca. 1M. Am Fußpunkt sitzt ein
> klassischer Stromregler wie hier.

Meiner ist garantiert nicht für Linearbetrieb gebaut aber in seeeehr 
seltenen Ausnahmen wäre es mir recht wenn ich ihn dafür "verwenden" 
düfte. Aus der Literatur ist mir nur bekannt, dass bei kleinen Vge 
hotspots das Problem sind und bei großen Vge die auftretende 
Verlustleistung. Gegen Kurzzeitbetrieb bei großen Vge würde somit nichts 
sprechen. Das 100mA für einige Sekunden? Denke das müsste sich 
hochrechnen lassen auf ~200V@350A für 1ms. Das Modul ist mit 130x70x17mm 
auch etwas grösser als DPAK ;-)

Falk B. schrieb:
> Das Ganze ist für ein paar Dutzend mA und Bandbreiten um die 1-2 kHz
> brauchbar, mit Modifikationen ggf. auch mehr. Über zweistellige Ampere
> sollte man im Linearbetrieb bei größeren Pulsbreiten eher nicht
> nachdenken. Die meisten IGBTs sind für Kurzschlußströme im Bereich
> 1-10us spezifiziert, das ist in dem Fall auch Linearbetrieb.

Nach diesem Puls bekommt der IGBT eine lange Pause (mindestens einige 
Minuten)

@MiWi
MiWi schrieb:
>> Stehe vor der Frage ob eine Entladung der beiden Kondensatoren (jeweils
>> 425V) über die IGBT`s realisierbar ist. Damit kein IGBT eine zu große
>> VCE (>650V) sieht, würde ich zuerst die unteren drei einschalten und
>> zeitverzögert den oberen. Wüden alle 4 gleichzeitig eingeschalten
>> werden, so könnte durch Unsymetrien eine zu hohe Spannung an einem IGBT
>> anliegen.
>
> Ach? Überleg das noch einmal gut was Du da schreibst....

Das ganze habe ich mir sehr gut überlegt und konnte keine Probleme 
finden. Falls du dennoch welche erkennen kannst erklär sie mir bitte ;-)
Kann leider diese unkonstruktiven Beiträge in Foren nicht leiden..

MiWi schrieb:
>> Solange ich die IGBT`s über dem zero crossover point (VGE=10V IC=350A
>> schwebt mir da vor) betreibe und die Gesamtenergie nicht den gesamten
>> Halbleiter überhitzt sehe ich kein Problem mehr. Das ergäbe 2 Pulse mit
>> 350A und jeweils einer Dauer von ~1ms. Wenn diese zeitlich ein wenig
>> versetzt sind kann sich die Temperatur im Halbleiter ebenfalls
>> ausgleichen.
>
> Na dann, mach doch. Meine Erfahrung ist, das sich da gar nix ausgleicht
> denn Du hast nicht ein Quota gerechnet sondern machst hier nur auf
> "Forum hilf mir".

Nope wieder falsch. Habe sehr wohl gerechnet sowie simuliert. In wie 
fern eine Simulation von IGBT`s im Linearbetrieb aussagekräftig ist sei 
dahingestellt.

MiWi schrieb:
>>
>> Nur leider sind die Module zu teuer um ein paar Versuche "auf gut Glück"
>> durchzuführen..
>
> Sowas versucht_ man nicht sondern man _weiß was man tut, vor allem bei
> diesen Strömen, Spannungen und Zeiten. Und man simuliert das mit realen
> Werten, also Leitungsimpedanz, Serienwiderstand und L vom C,
> Übergangswiderständen an den IGBTs etc etc und nicht so träumerisch wie
> Du das da machst.

Wie nur unschwer an dem Schaltungsfehler und den vier floatenden Gates 
erkennbar ist handelt es sich hierbei nicht um eine Simulation sondern 
lediglich um eine Erklärung zu dem Text. Die eigentliche Simulation 
beinhaltet selbstverständlich Leitungsimpedanzen und dergleichen.

MiWi schrieb:
>>
>> Seht ihr hierbei noch weitere Probleme?
>
> Ja. So viele das Du zuerst einmal zurück an den Start mußt, das ganze
> nochmals überlegst und dann gerne wieder kommen sollst.

Erklär mir bitte welche. Konnte keine Probleme in deinem Beitrag finden.

>> Bin dankbar für jede Info!
>
> Gern geschehen, auch wenn Du das sicher nicht lesen wolltest.

MiWi schrieb:
> MiWi, der mit solchen Pulsen arbeitet Geräten dazu entwickelt (und
> nicht schätzt).

Finde ich super, dass Leute bereits Erfahrung mit dem Linearbetrieb von 
IGBT`s haben und diese auch teilen. Wenn du jetzt noch halb soviel 
Wissen wie vorher Sarkasmus verbreiten kannst dann wäre mein Problem 
gelöst ;-)

Ps: Das ist nicht ein Beitrag von einem Hobbyelektroniker der eine 
vorgekaute Lösung haben möchte. Ich habe mich sehr lange mit diesem 
Thema beschäftigt und laut Berechnungen sollte es funktionieren. Meine 
Sorge besteht nur darin, dass eventuell noch andere Effekte auf dem 
Halbleiter berücksichtigt werden müssen.
Kann deine anfängliche Abneigung durchaus verstehen da in diesen Foren 
sehr viele "Wald und Wiesen" Fragen gestellt werden. Bin jedoch wirklich 
interessiert an einer technisch einwandfreien Lösung. Eine Lösung welche 
mit 7 von 10 IGBT`s in 30% der Fälle ohne Zerstörung von dem Modul 
klappt ist uninteressant.

Al3ko -. schrieb:
> Irgendwie habe ich Verständnisschwierigkeiten beim Lesen des Textes.
> Magst du mir bitte dabei helfen, deinen Text besser zu verstehen?
>
> Du hast eine NPC Topologie für einen Dreiphasenumrichter, dessen
> Zwischenkreis bei 850V liegt (2x425V).

Vorweg danke für deine immer konstruktiven Beiträge :-)
Ja genau.

Al3ko -. schrieb:
> Und dein Ziel ist es, diesen Zwischenkreis über die Igbts zu entladen.
> Deine Frage ist jetzt, ob das Kurzschließen des Zwischenkreises die
> Igbts zerstören kann.
>
> Verstehe ich dein Anliegen richtig?

Jain. Kurzschluss klingt immer so brutal in Verbindung mit Halbleitern. 
Ein gezielter Linearbetrieb bei 350A trifft besser zu. (Es ist ein sehr 
großes Modul. Selbst Kurzschlussströme von 1200A für 10us liegen noch in 
der SOA)

Al3ko -. schrieb:
> Nachtrag:
> Wenn du die unteren 3 Igbts zuerst einschaltest, sieht der obere Igbt
> die volle Zwischenkreisspannung (da die neutral point dioden) von den
> eingeschalteten Igbts überbrückt werden.
> Sind deine Igbts wirklich  für die volle Zwischenkreisspannung
> ausgelegt? Das wäre ziemlich sinnfrei.

Nein die IGBT`s sind für 650V ausgelegt. Der obere IGBT würde bei 
angeschlossener Betriebsspannung 850V sehen, ja.
Wenn diese aber getrennt ist und die unteren drei IGBT leiten, dann 
leitet die obere NP Diode und der untere Zwischenkreiskondensator 
entlädt sich. Damit würde der obere IGBT nie eine grössere Spannung als 
425V sehen oder liege ich hier falsch?

hinz schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Die allermeisten IGBTs sind nicht für Linearbetrieb gebaut, es gibt auch
>> keine offiziellen Zusagen von den Herstellern.
>
> Ich kenn da nur die längst obsoleten Audio-IGBTs von Toshiba. Aber
> gerade Toshiba liefert auch bei den aktuellen IGBTs SOA bis immerhin
> 10ms.

Die Pulse um die es geht sind "nur" 1ms lang.

Al3ko -. schrieb:
> Außerdem hast du einen Fehler in deiner NPC Schaltung, siehe mein Bild
> im Anhang.
>
> Ist der Umrichter tatsächlich so angedacht?

:-O Nein auf keinen Fall. Das ist nur eine schnell gezeichnete Erklärung 
zu meinem Text. Der Umrichter hat selbstverständlich keinen Kurzschluss.

Falk B. schrieb:
> @Michael M. (michael_m290)
>
>>Weiss ich, allerdings ist dies die vorhandene Schaltung für einen
>>Inverter (3 Level NPC) und an der kann ich auch nichts ändern. Ich muss
>>es leider so machen. Mein einziger Parameter ist eine frei definierbare
>>aber fixe Vge
>
> Und warum willst du den Zwischenkreis über die Ausgangsschaltstufen
> entladen? Was spricht gegen einen normalen Entladewiderstand, der
> mittels KLEINEM IGBT geschaltet wird? Ist deutlich einfacher.

Habe weder den Platz noch das Geld für einen Entladewiderstand 
entsprechender Größe. Für ein Hobbyprojekt wäre mir dieser Aufwand hier 
auch zu groß aber es geht um grössere Stückzahlen.

>>Leider kein Schaltbetrieb. Eine SOA mit 1ms Pulslänge habe ich leider
>>keine aber es ist wirklich ein seeehr großes Modul.
>
> Was umso mehr für reine SCHALT-IGBTs spricht.
Ich weiß das es ein ein Schalt IGBT ist. Da bei den linearen IGBT`s 
allerdings nur der zero crossover point nach unten gelegt wurde spricht 
einem kurzzeitigen Linearbetrieb ja nichts entgegen..

>>Es ist nicht so
>>abwegig, dass die IGBT einen einmaligen Puls wegstecken können solange
>>der ganze Halbleiter daran beteiligt ist.
>
> Naja, kann man ausmessen, ich bezweifle aber, daß sich der Aufwand
> lohnt.

In meinem Fall würde sich der Aufwand sogar lohnen

>>düfte. Aus der Literatur ist mir nur bekannt, dass bei kleinen Vge
>>hotspots das Problem sind und bei großen Vge die auftretende
>>Verlustleistung. Gegen Kurzzeitbetrieb bei großen Vge würde somit nichts
>>sprechen. Das 100mA für einige Sekunden? Denke das müsste sich
>>hochrechnen lassen auf ~200V@350A für 1ms.
>
> Warum zum Geier willst du den Zwischenkreis mit 350A in 1ms entladen?

Weil ich nur bei Vge>10 über dem zeero crossover point bin. Darunter 
gibt es hotspots im Halbleiter

>>Nach diesem Puls bekommt der IGBT eine lange Pause (mindestens einige
>>Minuten)
>
> Je höher der Strom, umso mehr symmetrieren sich die einzelnen
> IGBT-Zellen ohmsch. Aber die SOA muss man trotzdem einhalten, denn
> 350A*200V sind 70kW.
> Das kann dein Modul aushalten, muss es nicht.

Darum habe ich mich ja an dieses Forum gewendet.

>>Jain. Kurzschluss klingt immer so brutal in Verbindung mit Halbleitern.
>>Ein gezielter Linearbetrieb bei 350A trifft besser zu. (Es ist ein sehr
>>großes Modul. Selbst Kurzschlussströme von 1200A für 10us liegen noch in
>>der SOA)
>
> Naja, dort mußt du dich orientieren.
Aber wie lässt sich sowas (grob) umrechnen? I2t? Energie?

Ad Michael M.

Wenn Du Deine Eingangspost liest und dann, was an Zusatzinformationen 
danach gekommen sind... großer Unterschied.

Also: warum nimmst Du nicht einen FET, der auch mit diesen Spannungen im 
Linearbetrieb umgehen kann (zb. IXTK8N150L), schaltest ihn als 
Stromquelle und entlädst Deine Elkos mit zB. 0,2A? Macht 160W wenn die 
Elkos auf 800V voll sind und beim Entladen (dauert ~1s) werden weder 
Elkos, IGBTs oder sonstige Teile ans Limit belastet.

Sowas rennt hier seit langem und in Stückzahlen als Zwangsentladung von 
diversen Zwischenkreisen mit deutlich höheren Kapazitäten (allerdings 
auch längeren Entladezeiten) - ohne Ausfälle und kostet ca. 15-20 
Bauteile - bis auf den FET alles in SMD.

MiWi

Boris O. schrieb:
> Michael M. schrieb:
> Habe weder den Platz noch das Geld für einen Entladewiderstand
> entsprechender Größe.
>
> Wenn man einen 50W-Widerstand (für Dauerlast ausgelegt) mal kurz
> belästigt, halte ich das für unkritisch. Der »Linearbetrieb« des
> Widerstandes findet ja nur Bruchteile von Sekunden statt. Er besteht ja
> auch eher aus Widerstand und nicht aus Halbleiter (der mal keinen und
> mal unendlich hohen Widerstand hat). Wenn die Pulse nicht allzu dicht
> aufeinanderfolgen, ist die Erwärmung unkritisch. Denn abhängig vom
> Widerstand (s. Datenblatt), kann der kurzzeitig im ein Vielfaches
> überlastet werden.

Danke ich weiss was ein Halbleiter ist und kann auch Widerstände 
dimensionieren...
Aber wie ich bereits am Anfang geschrieben habe, suche ich Experten 
welche mir sagen können ob das Entalden über Igbt's im Linearbetrieb 
möglich ist

Falk B. schrieb:
> @ Boris Ohnsorg (bohnsorg)
> Habe weder den Platz noch das Geld für einen Entladewiderstand
> entsprechender Größe.
>
> Wenn man einen 50W-Widerstand (für Dauerlast ausgelegt) mal kurz
>>belästigt, halte ich das für unkritisch. Der »Linearbetrieb« des
>
> Widerstand (s. Datenblatt), kann der kurzzeitig im ein Vielfaches
>>überlastet werden.
>
> Die meisten Drahtwiderstände können die 10fache Leistung für 5s
> aushalten. Spezielle Pulswiderstände, welche vollständig aus
> Widerstandsmaterial sind (carbon composition resistors) können geradezu
> riesige Energiemengen schlucken, je nach Größe bis in den 2stelligen kJ
> Bereich. Für 140J tut es ein kleiner 10W Typ.

Auch kein Platz und kein Geld für einen 10W Widerstand. Suche nicht eine 
andere Lösung sondern explizit den Linearbetrieb.

MiWi schrieb:
> Ad Michael M.
>
> Wenn Du Deine Eingangspost liest und dann, was an Zusatzinformationen
> danach gekommen sind... großer Unterschied.
>
hmmmm. Mich stört einfach die bissige Art die manche in diesem Forum 
haben.

> Also: warum nimmst Du nicht einen FET, der auch mit diesen Spannungen im
> Linearbetrieb umgehen kann (zb. IXTK8N150L), schaltest ihn als
> Stromquelle und entlädst Deine Elkos mit zB. 0,2A? Macht 160W wenn die
> Elkos auf 800V voll sind und beim Entladen (dauert ~1s) werden weder
> Elkos, IGBTs oder sonstige Teile ans Limit belastet.
> Sowas rennt hier seit langem und in Stückzahlen als Zwangsentladung von
> diversen Zwischenkreisen mit deutlich höheren Kapazitäten (allerdings
> auch längeren Entladezeiten) - ohne Ausfälle und kostet ca. 15-20
> Bauteile - bis auf den FET alles in SMD.
>
> MiWi

Wie gesagt: Diese Schaltung ist gegeben und ich will ohne zusätzliche 
Bauteile entladen. Mit zusätzlichen Bauteilen könnte ich auch mindestens 
5 Lösungen hinschreiben.

Anforderungen: Genau diese Schaltung, mit diesen Schalt-Igbt's ohne 
zusätzliche Bauteile oder abderen Halbletern. Lediglich eine 
einstellbare aber konstante Gate-Emitter Spannung.
Angenommen der Igbt hält die Pulsleistung aus und durch den Betrieb über 
dem zero crossover point gibt es keine lokale Überhitzung, dann müsste 
es doch möglich sein?
Oder gibt es weitere Effekte im Halbleiter zu berücksichtigen?

Al3ko -. schrieb:
> Michael M. schrieb:
>> Al3ko -. schrieb:
>>> Nachtrag:
>>> Wenn du die unteren 3 Igbts zuerst einschaltest, sieht der obere Igbt
>>> die volle Zwischenkreisspannung (da die neutral point dioden) von den
>>> eingeschalteten Igbts überbrückt werden.
>>> Sind deine Igbts wirklich  für die volle Zwischenkreisspannung
>>> ausgelegt? Das wäre ziemlich sinnfrei.
>>
>> Nein die IGBT`s sind für 650V ausgelegt. Der obere IGBT würde bei
>> angeschlossener Betriebsspannung 850V sehen, ja.
>> Wenn diese aber getrennt ist und die unteren drei IGBT leiten, dann
>> leitet die obere NP Diode und der untere Zwischenkreiskondensator
>> entlädt sich. Damit würde der obere IGBT nie eine grössere Spannung als
>> 425V sehen oder liege ich hier falsch?
>
> Ich habe noch mal darüber nachgedacht. Wahrscheinlich hast du recht,
> dass der obere IGBT lediglich 425V sehen würde. Sobald die Kathode der
> oberen NP Diode negativer wird als dessen Anode, fängt sie an zu leiten
> und klemmt das Emitterpotential von U4 auf den Mittelpunkt im
> Zwischenkreis. Könnte also funktionieren, sofern die Diode unter allen
> Umständen schnell genug leitet bevor die drei IGBTs über 225V
> zusammenbrechen.

Sollte sie allemal sein. Die Ignt's leiten ja auch nicht schlagartig.

> Eine andere Sache, die mir gerade eingefallen ist:
> IGBT Treiber in dieser Leistungsklasse haben für gewöhnlich eine
> Kurzschlusssicherung eingebaut, die meist über die de-sat Spannung mit
> der PWM an ein logisches Gatter verknüpft ist, das direkt an den Treiber
> bzw. das Gate des IGBTs geht. Ist das PWM Signal "high" und der IGBT
> arbeitet im Linearbetrieb, dann deutet das auf Kurzschluss hin und die
> Sicherung tritt ein.
>
> Je nachdem wie ihr euren Treiber aufgebaut habt, könnte die
> Kurzschlusssicherung aktiviert werden und dir einen Strich durch die
> Rechnung machen.

Vielen Dank. Ja der Kurzschlussschutz ist deaktivierbar

> Zum Linearbetrieb selbst:
> Da du mit irgendwelchen geheimen IGBTs zu tun hast, von denen wir kein
> Datenblatt zur Verfügung haben, können wir dir nur wenig helfen.

Leider nicht meine Entscheidung. Würde es auch lieber veröffentlichen 
und eine Lösung bekommen anstatt ihn geheim zu halten..

> Wahrscheinlich ist es am besten, wenn du den Hersteller direkt fragst -
Wird wohl darauf hinauslaufen fürchte ich

> oder eben den Betreuer deiner Abschlussarbeit.
Hat leider auch keien Erfahrung über den Linearbetrieb von Igbt's. Darum 
wende ich mich an da Forum
> Alternativ haben verschiedene Veröffentlichungen gezeigt, wie man
> mittels der Gatespannung auf die Sperrschichttemperatur zurückschließen
> kann.
Wie kann ich mir das vorstellen? Unabhängig von der 
Sperrschichttemperatur kann ich doch (fast) jede beliebige Spannung an 
das Gate anlegen?

und
Erhöhrt den Aufwand enorm, könnte aber dazu genutzt werden, den
> IGBT im Fall der Entladung des Zwischenkreises im Chopperbetrieb zu
> betreiben, also auszuschalten, wenn die Temperatur zu hoch wird, und
> wieder einzuschalten, wenn der IGBT abgekühlt ist. Klingt aber ein wenig
> nach Kanonen auf Spatzen geschossen.
Genau das sind Lösungsansätze nach meinem Geschmack :-) Denkst du dabei 
an einen satten Kurzschluss oder Linearbetrieb jeweils mit Pause?

> Viel Erfolg!
Danke Kennst du vielleicht noch weitere Probleme die gegen IGBT's im 
Linearbetrieb sprechen?

Michael M. schrieb:

> Danke Kennst du vielleicht noch weitere Probleme die gegen IGBT's im
> Linearbetrieb sprechen?

https://www.electronics-related.com/showthread/sci.electronics.design/264922-1.php

Al3ko -. schrieb:
> Entweder satter Kurzschluss solange bis die Sperrschichttemperatur eine
> definierte Obergrenze überschreitet, der IGBT schaltet dann aus, bis die
> Sperrschichttemperatur eine definierte Untergrenze unterschreitet und
> schaltet den IGBT wieder ein. Ist ne einfache Hystereseregelung.
>
> Oder alternativ im Chopperbetrieb in dem Gedanken, dass die IGBTs das
> locker packen können, und die Messung der Sperrschichttemperatur dient
> lediglich als last defense line, um thermische Überlast zu vermeiden.

Ja, das sind wohl gute Möglichkeiten. Notfalls könnte man für die kurze 
Zeit mit recht hoher Frequenz schalten (obwohl die paras. L wohl noch 
nicht für eine Buck-Funktion taugen...), denn es sind ja keine 
"Betriebsbedingungen" (mit Last halt). Und vielleicht eine kleine 
Abkühlphase sicherstellen? Jedenfalls reelle Ansätze, das.

Kurz zurück zum Linearbetrieb - ich verstehe da nämlich etwas nicht: Wie 
genau sollten denn die ganzen Gates überhaupt mit der entspr. Spannung 
beaufschlagt werden? Ich stelle mir gerade 6 Gates vor, davon mindestens 
3 potentialgetrennt.
Und dazu je einen Treiber-Ausgang, der HI, LO, HIGH-Z... kann. Und Ende. 
(Keine zusätzlichen Bauteile = kein Linearbetrieb.)

Wo liegt mein Denkfehler dabei? Vermutlich kommt jetzt was, wofür ich 
mich dann schrecklich schäme, aber gerade "sehe" ich diese Lösung 
einfach nicht.

MfG

IG(BT) schrieb:
> Ich stelle mir gerade 6 Gates vor, davon mindestens
> 3 potentialgetrennt.

Natürlich nur 4 Gates. (Siehe Bild.)

MiWi schrieb:
> Michael M. schrieb:
>
> Danke Kennst du vielleicht noch weitere Probleme die gegen IGBT's im
> Linearbetrieb sprechen?
>
> https://www.electronics-related.com/showthread/sci...

Das sind komplett andere Bedingungen. Die wollen die IGBT's dauerhaft 
und damit unter dem zero crossover point betreiben. Sopange ich darüber 
bin sollten weder hotspots noch latch up auftreten.

IG(BT) schrieb:
> Al3ko -. schrieb:
> Entweder satter Kurzschluss solange bis die Sperrschichttemperatur eine
> definierte Obergrenze überschreitet, der IGBT schaltet dann aus, bis die
> Sperrschichttemperatur eine definierte Untergrenze unterschreitet und
> schaltet den IGBT wieder ein. Ist ne einfache Hystereseregelung.
> Oder alternativ im Chopperbetrieb in dem Gedanken, dass die IGBTs das
> locker packen können, und die Messung der Sperrschichttemperatur dient
> lediglich als last defense line, um thermische Überlast zu vermeiden.
>
> Ja, das sind wohl gute Möglichkeiten. Notfalls könnte man für die kurze
> Zeit mit recht hoher Frequenz schalten (obwohl die paras. L wohl noch
> nicht für eine Buck-Funktion taugen...), denn es sind ja keine
> "Betriebsbedingungen" (mit Last halt). Und vielleicht eine kleine
> Abkühlphase sicherstellen? Jedenfalls reelle Ansätze, das.

Die Treiberstufe hat eine Mindeseinschaltdauer von 10us. Bis dahin 
fließen längst einige kA..
>
> Kurz zurück zum Linearbetrieb - ich verstehe da nämlich etwas nicht: Wie
> genau sollten denn die ganzen Gates überhaupt mit der entspr. Spannung
> beaufschlagt werden? Ich stelle mir gerade 6 Gates vor, davon mindestens
> 3 potentialgetrennt.
> Und dazu je einen Treiber-Ausgang, der HI, LO, HIGH-Z... kann. Und Ende.
> (Keine zusätzlichen Bauteile = kein Linearbetrieb.)
>
> Wo liegt mein Denkfehler dabei? Vermutlich kommt jetzt was, wofür ich
> mich dann schrecklich schäme, aber gerade "sehe" ich diese Lösung
> einfach nicht.

Die Treiberstufe ünterstützt eine Zwischenspannung. Diese ist eigentlich 
vorhanden um beim Hochstarten die ersten Zyklen des Inverters mit 
"begrenztem" Strom zu machen und eventuelle Kurzschlüsse zu erkennen. 
Könnte ich aber auch für meine Zwecke verwenden um eine konstamte 
Gatespannung anzulegen.

Michael M. schrieb:
> MiWi schrieb:
>> Michael M. schrieb:
>>
>> Danke Kennst du vielleicht noch weitere Probleme die gegen IGBT's im
>> Linearbetrieb sprechen?
>>
>> https://www.electronics-related.com/showthread/sci...
>
> Das sind komplett andere Bedingungen. Die wollen die IGBT's dauerhaft
> und damit unter dem zero crossover point betreiben. Sopange ich darüber
> bin sollten weder hotspots noch latch up auftreten.

NEIN. so wie es scheint hast Du die gesamte Literatur zu diesem Thema 
schlicht und einfach nicht gelesen. Microsemi, Ixys und wie sie sich 
alle nennen sagen: es geht nicht mit den I_max-Werten. Vielleicht mit 
1/10000 dieser Max-Ströme, bei Dir also vieleicht mit 35mA aber 
linearbetrieb mit gepulsten 300A bei I_max=350A geht nicht. Auch nicht 
kurz.

Deine 1ms sind am Die thermisch eine mittlere Ewigkeit bei solchen 
Events.

>
> IG(BT) schrieb:
>> Al3ko -. schrieb:
>> Entweder satter Kurzschluss solange bis die Sperrschichttemperatur eine
>> definierte Obergrenze überschreitet, der IGBT schaltet dann aus, bis die
>> Sperrschichttemperatur eine definierte Untergrenze unterschreitet und
>> schaltet den IGBT wieder ein. Ist ne einfache Hystereseregelung.
>> Oder alternativ im Chopperbetrieb in dem Gedanken, dass die IGBTs das
>> locker packen können, und die Messung der Sperrschichttemperatur dient
>> lediglich als last defense line, um thermische Überlast zu vermeiden.
>>
>> Ja, das sind wohl gute Möglichkeiten. Notfalls könnte man für die kurze
>> Zeit mit recht hoher Frequenz schalten (obwohl die paras. L wohl noch
>> nicht für eine Buck-Funktion taugen...), denn es sind ja keine
>> "Betriebsbedingungen" (mit Last halt). Und vielleicht eine kleine
>> Abkühlphase sicherstellen? Jedenfalls reelle Ansätze, das.
>
> Die Treiberstufe hat eine Mindeseinschaltdauer von 10us. Bis dahin
> fließen längst einige kA..
>>
>> Kurz zurück zum Linearbetrieb - ich verstehe da nämlich etwas nicht: Wie
>> genau sollten denn die ganzen Gates überhaupt mit der entspr. Spannung
>> beaufschlagt werden? Ich stelle mir gerade 6 Gates vor, davon mindestens
>> 3 potentialgetrennt.
>> Und dazu je einen Treiber-Ausgang, der HI, LO, HIGH-Z... kann. Und Ende.
>> (Keine zusätzlichen Bauteile = kein Linearbetrieb.)
>>
>> Wo liegt mein Denkfehler dabei? Vermutlich kommt jetzt was, wofür ich
>> mich dann schrecklich schäme, aber gerade "sehe" ich diese Lösung
>> einfach nicht.



> Die Treiberstufe ünterstützt eine Zwischenspannung. Diese ist eigentlich
> vorhanden um beim Hochstarten die ersten Zyklen des Inverters mit
> "begrenztem" Strom zu machen und eventuelle Kurzschlüsse zu erkennen.
> Könnte ich aber auch für meine Zwecke verwenden um eine konstamte
> Gatespannung anzulegen.


Oha... und das funktioniert in Stückzahlen?


Aber egal. Du willst in Wirklichkeit von einem Forum Absolution für eine 
Lösung die so nicht funktioniert. Du bist nicht daran interessiert zu 
akzeptieren oder Erklärungen zu verstehen warum es nicht zielführend ist 
200um die auf 600V aufgeladen sind binnen 1ms über einen IGBT ohne 
weitere Bauteile zu entladen.

Somit: hiermit erhälst Du die Absolution aus dem Forum das zu tun. Lege 
es Deinem Prof oder den anderen Auftraggebern vor und mache mit Deiner 
Idee weiter. Du bist nicht schuld wenn es knallt, denn die im Forum 
haben es ja erlaubt....

Werdet glücklich damit bis euch die Hotspots am Die trennen werden.


Noch ein schönes WE

MiWi

Michael M. schrieb:
> Ps: Das ist nicht ein Beitrag von einem Hobbyelektroniker der eine
> vorgekaute Lösung haben möchte. Ich habe mich sehr lange mit diesem
> Thema beschäftigt und laut Berechnungen sollte es funktionieren. Meine
> Sorge besteht nur darin, dass eventuell noch andere Effekte auf dem
> Halbleiter berücksichtigt werden müssen.
> Kann deine anfängliche Abneigung durchaus verstehen da in diesen Foren
> sehr viele "Wald und Wiesen" Fragen gestellt werden. Bin jedoch wirklich
> interessiert an einer technisch einwandfreien Lösung. Eine Lösung welche
> mit 7 von 10 IGBT`s in 30% der Fälle ohne Zerstörung von dem Modul
> klappt ist uninteressant.

Also, wenn du kein Hobby bist, dann hast du vermutlich noch einen langen 
Weg vor dir (ins Scheitern oder in den Erfolg). Auch kleinere Firmen 
unterstützen ihre Entwicklungsingenieure in der Regel sehr wohlwollend 
und dazu gehört auch, Geld bei dem Prototypenbau zu versenken. Du kannst 
noch so lange simulieren, aber wenn du das erste Stück in den Himmel 
geschossen hast (hoffentlich ohne Kollateralschäden...), dann könntest 
du mir sicher nicht erzählen, dass 1. deine Simulation einwandfrei war 
und das du 2. in diesem Forum keine ernsthaften Bedenken gegen deinen 
Entwurf bekommen hast! Du hättest einen sicheren Schritt in Richtung "na 
ja" getan, was je nach Firma vielleicht Hausmeister oder Rausschmiss 
bedeuten kann.

Du hast dich "lange" mit dem Problem befasst, ja, aber...

Ein Mensch malt wochenlang und wild an einem riesengroßen Bild
dann legt er stolz den Pinsel hin und spricht: da steckt viel Arbeit 
drin
doch damit war's auch leider aus...die Arbeit kam nicht mehr heraus.
E.Roth

Gruß Rainer

Michael M. schrieb:
> Habe weder den Platz noch das Geld für einen Entladewiderstand

Das ist jetzt aber albern.

Wäre es nicht möglich die IGBTs einfach ganz normal zu schalten und sich 
bezüglich der Pulsbreite an SOA und Pulsfrequenz an die Abkühlzeit zu 
halten? Dann wäre das wie mehrfach hintereinander einen Kurzschluss 
abzuschalten. Ich könnte mir allerdings vorstellen, dass das die 
Lebensdauer beeinflusst. Möglicherweise hilft hier eure Funktion mit 
reduziertem Strom. Dann ist der Zwischenkreis halt nicht sofort leer, 
aber es wird schon recht schnell gehen.

MiWi schrieb:
> NEIN. so wie es scheint hast Du die gesamte Literatur zu diesem Thema
> schlicht und einfach nicht gelesen. Microsemi, Ixys und wie sie sich
> alle nennen sagen: es geht nicht mit den I_max-Werten. Vielleicht mit
> 1/10000 dieser Max-Ströme, bei Dir also vieleicht mit 35mA aber
> linearbetrieb mit gepulsten 300A bei I_max=350A geht nicht. Auch nicht
> kurz.
>
> Deine 1ms sind am Die thermisch eine mittlere Ewigkeit bei solchen
> Events.

Ich muss nicht zwingend in 1ms entladen. Diese Zeit wüde sich eben bei 
dem Strom ergeben. Ich kann mir eben nur nicht vorstellen, dass ein 
Linearbetrieb bei einigen mA in meinem Fall möglich ist, da ich nur eine 
konstante und nicht regelbare Gatespannung zur Verfügung habe. Zusammen 
mit der Streuung von den Thresholdspannungen leiten einige IGBT`s gar 
nicht und andere nahezu vollständig.

In diversen Foren (und auch hier) wird geschrieben "es geht nicht" aber 
keiner kann erklären wieso es nicht geht..
Das einzige Problem was alle beschreiben ist das NTC Verhalten der 
einzelnen Zellen im IGBT. Solange der Strom sehr klein ist, kann dieser 
auch von der am stärksten belasteten Zelle (oder auch einige) getragen 
werden.
Die hohe Spannung*dem kleinen Strom kann der Halbleiter auch nach außen 
hin abführen.

In der Literatur wird allerdings immer nur von einem dauerhaften 
Linearbetrieb gesprochen (okay 1ms sind sehr lange für den die, aber man 
könnte ja auch takten). Ist der Strom nun grösser (50% Nennstrom), so 
übernimmt die am besten leitende Zelle viel mehr Strom als die anderen 
(NTC) und brennt durch.
Ab einer gewissen Gate-Emitter-Spannung haben die einzelnen Zellen 
jedoch PTC Verhalten und die Ströme teilen sich (mehr oder weniger) auf. 
Diese Spannung ist bei den "Linear-IGBT" so klein, dass diese im 
Normalbetrieb überschritten wird. Bei den Schalt-IGBT`s hingegen liegt 
diese so hoch, dass nahezu Nennstrom fließen muss um PTC Verhalten zu 
haben.
Dadurch wird ein Dauerbetrieb in diesem Bereich auf Grund der 
Verlustleistung unmöglich.

MiWi schrieb:
> Oha... und das funktioniert in Stückzahlen?

Die Treiberstufe (die wir wegen einer anderen Funktion benötigen) 
unterstützt diese Funktion. Meine Aufgabe ist nicht das optimieren der 
gesamten Schaltung, sondern das Entladen von dem Zwischenkreis (im 
Notfall) über die IGBT`s.

MiWi schrieb:
> Aber egal. Du willst in Wirklichkeit von einem Forum Absolution für eine
> Lösung die so nicht funktioniert. Du bist nicht daran interessiert zu
> akzeptieren oder Erklärungen zu verstehen warum es nicht zielführend ist
> 200um die auf 600V aufgeladen sind binnen 1ms über einen IGBT ohne
> weitere Bauteile zu entladen.

Nein definitiv nicht. Da habe ich mich wohl falsch ausgedrückt. Wenn ich 
so von dieser Idee überzeugt wäre, dann hätte ich bereits einen IGBT 
gesprengt oder die Zwischenkreiskondensatoren (Folie, 5kA peak) 
erfolgreich entladen.

Hierbei handelt es sich um meine Abschlussarbeit und ich möchte nicht 
"es geht einfach so nicht" aus einem XY Forum zitieren. Wenn ich jedoch 
weiss, dass es auf Grund von dem XY Effekt nicht funktioniert, so kann 
ich es begründen. Es soll keine "Wald und Wiesen" Arbeit werden sondern 
eine welche Hand und Fuß hat. Wenn dabei herauskommt, dass ein 
Linearbetrieb nicht möglich ist, dann muss ich eine alternative suchen. 
Ich will diesen Ansatz eben nur nicht ohne Begründung verwerfen.


guest...Rainer schrieb:
> Auch kleinere Firmen
> unterstützen ihre Entwicklungsingenieure in der Regel sehr wohlwollend
> und dazu gehört auch, Geld bei dem Prototypenbau zu versenken.

Auch wenn während dem Prototypenbau 20 IGBT zerstört werden, werde ich 
nicht zum Hausmeister oder ähnlichem befördert. Ich sollte jedoch eine 
Begründung haben wieso es nun funktioniert hat oder eben nicht.

guest...Rainer schrieb:
> dass 1. deine Simulation einwandfrei war

Die Simulation der Halbleiter im Linearbetrieb ist komplett unbrauchbar 
und das weiß ich auch. Jedoch hilft diese sehr wohl um z.B. die 
auftretenden Kurzschlüssströme und die Stromsteilheit abzuschätzen.

guest...Rainer schrieb:
> und das du 2. in diesem Forum keine ernsthaften Bedenken gegen deinen
> Entwurf bekommen hast!

Diese Bedenken habe ich selber auch, jedoch ist außerhalb von 
Hobbyprojekten das Bauchgefühl keine gültige Begründung um etwas 
umzusetzen oder eben nicht.

Das Ausgangskennfeld von dem IGBT wurde mit einer Pulszeit von 80us @Vce 
20V aufgenommen (siehe Bild in meinem ersten Post).
Meine Spannung liegt nahezu um Faktor 10 höher aber der Strom ließe sich 
auch auf z.B. 50A und die Pulsdauer auf 10us einstellen. Damit betreibe 
ich den Halbleiter doch unter vergleichbaren Bedingungen wie der 
Hersteller oder? Ich akzeptiere gerne eure Meinung, dass dies den 
Halbleiter zerstört. Dabei sollte ich aber auch schlüssig erklären 
können wieso.


der schreckliche Sven schrieb:
> Das ist jetzt aber albern.

Ob es nun für dich albern erscheinen mag oder nicht: Das ist die 
Aufgabenstellung und diese muss ich so umsetzen. Privat würde ich mir 
auch für 10€ einen kleinen IGBT und Leistungswiderstand einbauen.


Simon schrieb:
> Wäre es nicht möglich die IGBTs einfach ganz normal zu schalten und sich
> bezüglich der Pulsbreite an SOA und Pulsfrequenz an die Abkühlzeit zu
> halten? Dann wäre das wie mehrfach hintereinander einen Kurzschluss
> abzuschalten. Ich könnte mir allerdings vorstellen, dass das die
> Lebensdauer beeinflusst. Möglicherweise hilft hier eure Funktion mit
> reduziertem Strom. Dann ist der Zwischenkreis halt nicht sofort leer,
> aber es wird schon recht schnell gehen.

Das Problem dabei ist, dass die Treiberstufe eine Mindesteinschaltdauer 
von 10us hat. In dieser Zeit steigt der Strom höchstwahrscheinlich auf 
3kA oder mehr. Über 1200A werden sowohl die Bonddrähte als auch der Chip 
zerstört und es wird empfohlen einen Strom von 900A nicht zu 
überschreiten. Das ganze jedoch mit reduziertem Strom könnte jedoch 
funktionieren. Danke.

Falk B. schrieb:
> Da das Ding eine Endstufe für einen Motor ist, generiere doch
> einfach
> ein Ausgangssignal, das der Minimalspannung entspicht. Dann arbeiten die
> IGBTs im Schaltbetrieb und die Energie wird in der Last verheizt. Nicht
> perfekt, aber brauchbar.

Wird im Normalfall auch so gemacht. Das Problem dabei ist wenn jemand 
den Motor absteckt. Da war meine Idee als eine Art Notfallentladung die 
IGBT`s im Linearbetrieb zu nutzen.
Das die IGBT`s dabei stark altern werden ist mir bewusst und das wird 
auch akzeptiert.
In einem solchen Fall geht es um Personenschutz und der Zwischenkreis 
muss schnell entladen werden.
Extra für diesen (wahrscheinlich nie auftretenden Fall) einen 
Leistungswiderstand zu verbauen finde ich nicht unbedingt zielführend.

> In diversen Foren (und auch hier) wird geschrieben "es geht nicht" aber
> keiner kann erklären wieso es nicht geht..

> Ich will diesen Ansatz eben nur nicht ohne Begründung verwerfen.

Michael - Du hast wie gesagt die Literatur der Hersteller zu diesem 
Thema nicht gelesen. Denn da steht das drinnen. Glaubst Du ich zieh 
mir diese Infos aus der Nase?

Es wäre zu schön gewesen wenn IGBTs für unsere elektronischen Lasten 
geeignet gewesen wären... Nun müssen sie schnöde Leistungewiderstände 
schalten und die FETs machen die Feinabstufung dazwischen (auch gute 
7kW)

Da das Deine Abschlußarbeit ist darfst Du auch gerne selber suchen. Und 
in sed (ein Usenet-forum) ist dieses Thema bereits mehrmals profund und 
mit klugen Leuten durchdiskutiert worden, einen ersten  Link dazu hab 
ich Dir bereits geschickt.


> Das ganze jedoch mit reduziertem Strom könnte jedoch funktionieren.

Nein. Vor allem dann nicht wenn - wie Du sagst - Dein Treiber nicht in 
der Lage ist den Strom durch den IGBT unter allen (und ich meine 
wirklich allen) Zuständen vollständig zu kennen und ihn bei 1/1000 bis 
1/10000 des max. Pulsstroms zu halten.


wie auch immer. Viel Erfolg.

MiWi

Michael M. schrieb:
> In einem solchen Fall geht es um Personenschutz und der Zwischenkreis
> muss schnell entladen werden.
> Extra für diesen (wahrscheinlich nie auftretenden Fall) einen
> Leistungswiderstand zu verbauen finde ich nicht unbedingt zielführend.

Aha, das Ziel ist also der Personenschutz.
Und Du meinst, einen Widerstand zu verbauen, führt nicht dahin.
"Kein Geld und kein Platz", in einem großen und teuren Gerät, so wie Du 
es beschreibst.

Das finde ich jetzt nicht mehr albern.

Sondern grob fahrlässig.

MiWi schrieb:
>> In diversen Foren (und auch hier) wird geschrieben "es geht
> nicht" aber
>> keiner kann erklären wieso es nicht geht..
>
>> Ich will diesen Ansatz eben nur nicht ohne Begründung verwerfen.
>
> Michael - Du hast wie gesagt die Literatur der Hersteller zu diesem
> Thema nicht gelesen. Denn da steht das drinnen. Glaubst Du ich zieh
> mir diese Infos aus der Nase?

Immer diese Unterstellungen. Mich an ein Forum zu wenden war die letzte 
Idee nachdem mir KEIN einziges Dokument von den Herstellern weiterhelfen 
konnte.

> Es wäre zu schön gewesen wenn IGBTs für unsere elektronischen Lasten
> geeignet gewesen wären... Nun müssen sie schnöde Leistungewiderstände
> schalten und die FETs machen die Feinabstufung dazwischen (auch gute
> 7kW)

Das man mit IGBT`s keine 7kW dauerhaft verheizen kann ist mir klar und 
DAS beschreibt auch jeder Hersteller und alle Foren (auch das was du mir 
geschickt hast). Mein Vorhaben ist allerdings nur ein kurzzeitiger 
Linearbetrieb und das sind komplett andere Vorraussetzungen.

> Da das Deine Abschlußarbeit ist darfst Du auch gerne selber suchen. Und
> in sed (ein Usenet-forum) ist dieses Thema bereits mehrmals profund und
> mit klugen Leuten durchdiskutiert worden, einen ersten  Link dazu hab
> ich Dir bereits geschickt.

Jedoch immer nur der DAUERHAFTE Linearbetrieb. Meiner Meinung sind das 
zwei komplett unterschiedliche Betriebsarten. Ein kurzzeitiger 
Linearbetrieb KANN JEDER Halbleiter, sonst könnte er weder ein noch 
ausschalten. Die Frage ist nur wie lange dieser sein darf und wodurch er 
begrenzt wird.

Die Lösung ist ja anscheinend sehr offensichtlich und ich bin der 
einzige in diesem Forum der diese noch nicht kennt. Darum bitte ich alle 
mir mit einem Stichwort oder einem Satz zu erklären wodurch der 
Linearbetrieb (wie er bei jedem Schaltvorgang auftritt) begrenzt wird. 
Thermisch im die? Bilden sich hotspots? Gibt es "latch up"?

Bei einer solch offensichtlichen Lösung bin ich ja auf die vielen 
Antworten gespannt :-)



>> Das ganze jedoch mit reduziertem Strom könnte jedoch funktionieren.
Ich dachte eher auf 300A reduziert.

> Nein. Vor allem dann nicht wenn - wie Du sagst - Dein Treiber nicht in
> der Lage ist den Strom durch den IGBT unter allen (und ich meine
> wirklich allen) Zuständen vollständig zu kennen und ihn bei 1/1000 bis
> 1/10000 des max. Pulsstroms zu halten.

Okay denke auch das dies nicht die Lösung sein wird/kann.

> wie auch immer. Viel Erfolg.

Danke

der schreckliche Sven schrieb:
> "Kein Geld und kein Platz", in einem großen und teuren Gerät, so wie Du
> es beschreibst.

Habe weder gesagt das das Gerät groß noch teuer ist. Eigentlich genau 
das Gegenteil.. "..habe weder den Platz noch das Geld.."
Da nützten noch so detaillierte Problembeschreibungen nichts wenn die 
Leute diese nicht lesen.

der schreckliche Sven schrieb:
> Das finde ich jetzt nicht mehr albern.
>
> Sondern grob fahrlässig.

Anscheinend hast du Erfahrungen/Wissen bezüglich Halbleiter, sonst wärst 
du nicht in diesem Thread. Bin schon gespannt auf deine technischen 
Antworten :-)

Michael M. schrieb:
> Bei einer solch offensichtlichen Lösung bin ich ja auf die vielen
> Antworten gespannt :-)

Na, ich versuchs mal...hoffentlich lacht keiner...
Deine Unterscheidung zwischen kurzzeitigem und dauerhaftem Linearbetrieb 
ist akademisch, weil sie das Problem zu einer Lösung bringen will, wo 
keine Lösung zu finden ist. Du ziehst aus der sicherlich richtigen 
Beobachtung, dass kein Halbleiter einen Schaltvorgang in unendlich 
kurzer Zeit durchführen kann, den Schluß, dass also jeder Halbleiter 
auch in einem linearen Bereich arbeitet. Und das ist nicht richtig! 
Jeder Schaltvorgang muß durch geeignete Beschaltung so schnell wie 
nötig/möglich durch den linearen Bereich "getrieben" werden, damit der 
Schalter nicht geschädigt oder zerstört wird. Du kannst also einen 
Schalter, der auf Schalten optimiert wurde, nicht mal "kurz" in einen 
linearen Betrieb zwingen...er kann das nicht aushalten.
Das die linearen IGBTs "ausgestorben" sind, bedauern nicht nur 
HIFI-Freunde, aber es ist nun einmal so.
Gruß Rainer

Nachtrag: Bei CERN werden IGBT`s im Linearbetrieb verwendet und das bei 
einem Strom von 120A, Spannungen von mehreren hundert Volt und über 
mehrere ms. Das ganze ohne spezielle Kühlvorrichtung.

"THE IGBT AS AN ELEMENT OF SWITCH DISCHARGE WITH A LINEAR MODE
USE IN CAPACITOR DISCHARGE POWER CONVERTERS"
https://cds.cern.ch/record/369652?ln=de

Hierbei wage ich zu bezweifeln, dass die Forscher weder die Literatur 
gelesen haben noch sich damit albern machen.

Das Dokument stammt von 1998 und damals waren die IGBT`s noch nicht so 
stark auf schnelle Schaltvorgänge optimiert. Ob dies nun analog für 
moderne Halbleiter zutrifft muss geprüft werden, aber darum bin ich ja 
in diesem Forum.
Das von ihnen verwendete 3.3kV 800A IGBT Modul war bestimmt nicht auf 
Linearbetrieb hin optimiert.


Meiner Meinung nach wird jemandem in diesem Forum viel zu voreilig 
ungenügende Recherche oder Unwissenheit vorgeworfen ohne ernsthaft über 
eine technische Lösung zu diskutieren.
Trotzdem vielen Dank für alle bisherigen hilfreichen Beiträge!



guest...Rainer schrieb:
> Jeder Schaltvorgang muß durch geeignete Beschaltung so schnell wie
> nötig/möglich durch den linearen Bereich "getrieben" werden, damit der
> Schalter nicht geschädigt oder zerstört wird. Du kannst also einen
> Schalter, der auf Schalten optimiert wurde, nicht mal "kurz" in einen
> linearen Betrieb zwingen...er kann das nicht aushalten.

Vielen Dank für deine Erklärung und es lacht dabei bestimmt keiner.
Mein Ansatz ist allerdings nur teilweise akademisch. In vielen taktenden 
Schaltungen werden künstlich die Schaltzeiten der Halbleiter verlängert 
um negative Effekte von schnellem Schalten zu reduzieren. Dadurch können 
Snubber Netzwerke, EMV Filter o.Ä. kleiner ausfallen oder im Extremfall 
kann ganz darauf verzichtet werden. Preis- und Bauraumerparnis auf 
Kosten von Wirkungsgrad.
Meines Wissens nach ist die Schaltzeit nach oben hin hierbei nur durch 
die im Chip auftretende Verlustleistung begrenzt - allerdings muss ich 
auch eingestehen, noch nie ein solches Schaltprofil designt zu haben.
Deshalb wende ich mich an euch :-)

Michael M. schrieb:
> Das von ihnen verwendete 3.3kV 800A IGBT Modul war bestimmt nicht auf
> Linearbetrieb hin optimiert.

Wenn diese Schaltung von 1998 ist, dann halte ich es für wahrscheinlich, 
dass diese Module tatsächlich noch so etwas wie einen linearen Betrieb 
zuließen. Und das man Schaltvorgänge auch verlangsamen kann, um 
bestimmte andere Parameter zu verbessern, bedeutet aber noch nicht, dass 
ein Linearbetrieb eingestellt wurde.
Ohne jetzt selbst die Datenblätter "deiner" IGBT's studiert zu haben, 
schließe ich aus der Tatsache, daß doch schon einige Menschen hier 
gesagt haben, "es geht nicht", das es eben nicht geht :-) wenigstens 
nicht so, wie du dir das vorstellst. Bleibt die Frage für dich, was du 
ändern kannst/mußt, um die gewünschte Betriebsart zu realisieren!
Viel Spaß und Gruß, Rainer

Hallo nochmal.

Zuallererst eine kurze Stellungnahme zu den Vorwürfen
bezüglich "schlechter Recherche" oder ähnlichen Dingen
(unabhängig davon, ob das nun der Fall ist, oder nicht):

Ja, das Forum reagiert gerne so. Das aber liegt darin
begründet, daß es auch gerne zutrifft. Sogar in Fällen
(oder Threads, oder bei Usern, ...), wo der Ratsucher
sich vehement dagegen stemmt, etwas "übersehen" zu haben
(und dies lautstark kundtut - bis hin zu "Wutausbrüchen"),
ist oft oder gar meist mangelnde Recherche "die Ursache",
oder zumindest stark beteiligt.

Darüber aber möchte ich gar nicht diskutieren (ich muß
auch gestehen: Bei den langen Beiträgen zu dem Thema
verliere ich zum Teil den Überblick), denn ich
als "Lernender" habe selbst große Wissenslücken.

Vielmehr möchte ich noch einmal woanders ansetzen:

Auf meine Frage hin kam "Treiber können das". Nun aber
stellte sich doch heraus, daß dem nicht so ist - oder?

Für eine "richtige" Stromregelung ist ja eine geschlossene
Regelstrecke erforderlich. Im einfachsten und bekanntesten
Fall führt ein OPV über den Spannungsfall an einem Emitter-
Widerstand (Stromfühl-/Sense-Shunt) die Gatespannung nach.

Nun können die Treiber - was genau? Wie Du selbst angibst,
ist es wohl die Ausgabe einer Art "Zwischenspannung".

(Bei allen Treiberausgängen gleich hoch, variabel, aber
laut eigener Angaben im Zusammenspiel mit den fertigungs-
bedingt leicht differierenden Parametern der einzelnen
IGBTs kaum brauchbar.)

Ich selbst kenne keine solchen Treiber, weshalb ich frage.
Nun willst Du... was? Das trotzdem "so durchziehen"? :)
Dürfte lebensgefährlich für das Modul / die Module sein.

Klaro durchläuft Transistor beim Schaltvorgang Teile des
linearen Bereiches - deshalb wurde auch mehrfaches Schalten
als denkbare Lösung zur Entladung des Kondensators genannt.

Den untersten Schalter mittels disable des zugehörigen
Treibers erst mal "lahmzulegen", dafür in eine Regelschleife
mit OPV einzubinden (Leiterbahn als Shunt), und nur die
3 Schalter darüber zu takten (Pulsbreite abhängig vom Strom),
scheint ja auch nicht zu gehen - wie war das noch gleich...

Michael M. schrieb:
> Die Treiberstufe hat eine Mindeseinschaltdauer von 10us.

Also müßte man, wenn, schon die 3 oberen Schalter auf ein,
und mit einem (noch zur Regelschleife zusätzlichen) Treiber,
der keine dieser Beschränkungen hat, den unteren Schalter
zwischen Stromregelung und aus takten.

Oder sehe ich das falsch? Bin ja, wie gesagt, "Lernender".
Ich stelle mir das eben recht kompliziert vor...

Al3ko -. schrieb:
> Im konkreten Fall des Linearbetriebes habe ich im ganzen thread noch
> keine Erklärung auf Halbleiterebene gefunden, die erklärt, weshalb es
> nicht geht.

Na ja, du überschreitest im Linearbetrieb "einfach" die zulässige 
Verlustleistung des Teils. Wie lange der das mitmacht, steht im 
Datenblatt.
Bin kein Erfahrener im Bereich dieser Spannungen und Ströme und kann 
daher schlecht eine Idee einbringen. Aber auch das wurde doch schon 
einige Male getan. Oft mit dem Schluß, es geht nicht. Also sollte der 
Fragende nach anderen Lösungen suchen oder zeigen, wie es seiner Meinung 
nach doch geht! Das könnten dann die Wissenden diskutieren. Die 
Beobachtung, dass auch ein Schalter einen linearen Bereich durchläuft, 
kann man kaum zielbringend nutzen.
Deshalb nur ein "viel Spass" und Gruß, Rainer

guest...Rainer schrieb:
> Michael M. schrieb:
>> Das von ihnen verwendete 3.3kV 800A IGBT Modul war bestimmt nicht auf
>> Linearbetrieb hin optimiert.
>
> Wenn diese Schaltung von 1998 ist, dann halte ich es für wahrscheinlich,
> dass diese Module tatsächlich noch so etwas wie einen linearen Betrieb
> zuließen. Und das man Schaltvorgänge auch verlangsamen kann, um
> bestimmte andere Parameter zu verbessern, bedeutet aber noch nicht, dass
> ein Linearbetrieb eingestellt wurde.
> Ohne jetzt selbst die Datenblätter "deiner" IGBT's studiert zu haben,
> schließe ich aus der Tatsache, daß doch schon einige Menschen hier
> gesagt haben, "es geht nicht", das es eben nicht geht :-) wenigstens
> nicht so, wie du dir das vorstellst. Bleibt die Frage für dich, was du
> ändern kannst/mußt, um die gewünschte Betriebsart zu realisieren!
> Viel Spaß und Gruß, Rainer

Ja wahrscheinlich waren diese das.. - meine sind das definitiv nicht 
mehr.

Versteht mich bitte nicht falsch. Wenn es nicht geht, dann geht es nicht 
und ich muss eine alternative Lösung suchen.
Aber ich bin nun mal ein Techniker und diese vertrauen bekannterweise 
Zahlen. Ich kann nicht ein Lösungsansatz in meiner Abschlussarbeit 
verwerfen weil es "halt so nicht" funktioniert.

In den bereits verlinkten Dokumente behandeln alle einen dauerhaften 
Linearbetrieb welcher bei kleinen Gatespannungen durch hotspotting bzw. 
latch-up und bei grösseren Gatespannungen den die über seine Grenzen 
hinaus betreibt. Dies kann ich komplett nachvollziehen. Mein 
Ausgangspunkt ist aber ein anderer und wird so in keinem der Dokumente 
und auch nicht in diesem Forum behandelt.

Laut dieser Literatur tritt hotspotting und damit der damit verbundene 
latch-up Effekt nur bei Gatespannungen unter dem crossover-point auf.
Mit Vge=10V wäre also Problem 1 von 2 umgangen.

Problem 2 ist die sehr hohe Verlustleistung welche bei Vge=10V im 
Bereich von 50kW liegt. Für einen Dauerbetrieb ist das natürlich Faktor 
100 zu hoch, bei Kurzzeitbetrieb mit entsprechendem Dutycycle kann ich 
allerdings auch hier kein Problem mehr erkennen.

Auf der Suche nach Problem 3 oder eben Zuspruch erntet man hier leider 
nur Kritik..



Al3ko -. schrieb:
> Halte ich persönlich für übertrieben. Nur weil mehrere Menschen sagen,
> dass es nicht geht, heißt das noch lange nicht, dass das stimmt.
> Vielleicht stimmt es, vielleicht nicht. Wenn etwas mit Lösung "A" nicht
> funktioniert, muss man sich eben eine Lösung "B" überlegen. Oder man
> bleibt dabei und  greift auf Standardlösungen zurück und Lösung "B" wird
> entsprechend nie gefunden.
>
> Mir wurde auch schon (hier im Forum) gesagt, etwas ginge nicht, nur weil
> die Idee dem 0815 Standard im Widerspruch stand.
>
> Insofern kann ich Michael nur ermutigen, seine Idee nicht aus den Augen
> zu verlieren, wenngleich er aber auch damit rechnen muss, dass sein
> Vorhaben innerhalb der 6 monatigen Arbeit scheitern wird.
> Nur weil etwas in Form XY nicht gemacht wird, heißt das noch lange
> nicht, dass es so nicht geht.
>
> Im konkreten Fall des Linearbetriebes habe ich im ganzen thread noch
> keine Erklärung auf Halbleiterebene gefunden, die erklärt, weshalb es
> nicht geht.
>
> Entweder haben wir einen Experten unter uns, der uns das erklären kann,
> oder aber wir stochern weiter im Dunkeln.


Vielen Dank für deinen Beitrag! Es beruhigt mich sehr wenn ich nicht der 
einzige bin der das so sieht. Und selbst wenn nach 6 Monaten das Modul 
verdampft, dann kann ich etwas dokumentieren (wenn noch etwas da ist) 
und guten Gewissens sagen, dass eine solche Lösung nicht möglich ist.

Im vorhinein mit der Begründung "geht einfach so nicht" aufzugeben ist, 
zumindest meiner Meinung nach, nicht die Art eines guten Technikers.
Du hast mich jedenfalls ermutigt den Ansatz weiter zu verfolgen!



Al3ko -. schrieb:
> Meine Empfehlung für Michael:
> Frag direkt beim Hersteller nach.

Daran führt sowieso kein Weg vorbei. Nur werden mir die Hersteller 
niemals die Erlaubnis dafür geben ihre Module im Linearbetrieb zu 
verwenden, da sie dann bei entstehenden Schäden haften würden.
Deshalb meine Hoffnung hier im Forum einen Halbleiteringenieur "privat 
und unverbindlich" nach seinem Rat fragen zu können.


IG(BT) schrieb:
> Ja, das Forum reagiert gerne so. Das aber liegt darin
> begründet, daß es auch gerne zutrifft. Sogar in Fällen
> (oder Threads, oder bei Usern, ...), wo der Ratsucher
> sich vehement dagegen stemmt, etwas "übersehen" zu haben
> (und dies lautstark kundtut - bis hin zu "Wutausbrüchen"),
> ist oft oder gar meist mangelnde Recherche "die Ursache",
> oder zumindest stark beteiligt.

Sehr schade um ein sonst so gutes Forum..
Ich finde es einfach sehr schade/unhöflich/unprofessionell wenn mir nach 
dem ersten Post, bei dem definitiv noch nicht auf eine eventuell 
ungenügende Recherche geschlossen werden kann, bereits Träumerei, 
Schätzerei und "zurück an den Start" vorgeworfen werden.


IG(BT) schrieb:
> Auf meine Frage hin kam "Treiber können das". Nun aber
> stellte sich doch heraus, daß dem nicht so ist - oder?

Da habe ich dich wohl falsch verstanden. Die Treiber können lediglich 
eine konstante Spannung ausgeben. Diese kann ich aber, innerhalb der 
Betriebsspannung, frei definieren. Mein Ansatz hierbei wäre gewesen 
diese relativ tief anzusetzen. Dann fließt bei kaltem Modul "wenig" 
Strom und bei warmen Modul überschreitet der Strom keine Grenzen. Eine 
Regelung auf einen konstanten Strom benötige ich keine. Ob der 
Zwischenkreis nun mit 50 oder mit 500A entladen ist, zumindest mir aber 
nicht dem Halbleiter, egal.


IG(BT) schrieb:
> Ich selbst kenne keine solchen Treiber, weshalb ich frage.
> Nun willst Du... was? Das trotzdem "so durchziehen"? :)
> Dürfte lebensgefährlich für das Modul / die Module sein.

Die ganze Zwischenkreisentladung wird nur bei einem Fehlverhalten eines 
Technikers (zieht bei laufendem Motor den Stecker) benötigt.
Damit dabei aber keine Person zu Schaden kommt, muss so schnell wie 
möglich entladen werden. Im Normalfall wird anders (langsam) entladen.
Um den Personenschutz zu gewährleisten wird auch ein zerstörtes Modul in 
Kauf genommen, jedoch wäre es nett wenn das Modul das ganze, eventuell 
auch mit entsprechender Alterung, überlebt und dabei nicht gerade 
verdampft..
Durch diese Entladung darf keine andere Gefährdung hervorgehen!

Ich kann deinen Ansatz mit einem OP und einer Stromregelung 
nachvollziehen, allerdings gibt es, rein um den Zwischenkreis zu 
entladen, günstigere/einfachere Methoden.


guest...Rainer schrieb:
> Also sollte der
> Fragende nach anderen Lösungen suchen oder zeigen, wie es seiner Meinung
> nach doch geht!

Kurzzeitbetrieb. Die Leistung ist dem Halbleiter relativ egal. Die 
Energie hingegen nicht. Aber dieser Lösungsansatz von mir wird vehement 
ignoriert..

Michael M. schrieb:
> Die ganze Zwischenkreisentladung wird nur bei einem Fehlverhalten eines
> Technikers (zieht bei laufendem Motor den Stecker) benötigt.
> Damit dabei aber keine Person zu Schaden kommt, muss so schnell wie
> möglich entladen werden. Im Normalfall wird anders (langsam) entladen.

Ich kann leider die beiden Szenarien nicht verstehen. Fehlverhalten, 
Stecker ziehen und normales Verhalten, Motor ausschalten?? Wo ist da 
groß der Unterschied, so dass das "langsame Entladen im Normalfall" 
nicht reicht? Oder soll neben der Person auch noch die Maschine und 
deren Steuerung gerettet werden? Macht für mich so erst mal keinen Sinn! 
Und wenn du wirklich im Notfall die Zwischenkreisenergie schnell 
vernichten mußt, dann erscheint mir die Idee mit dem Lastwiderstand die 
beste Lösung zu sein. Quasi bei "Not aus" verbrät dieser schnell und 
wirkungsvoll die Restenerie aus der gesamten Steuerung. Wenn du ihn dann 
noch mit einem Berührungsschutz versehen hast, dann ist auch eine 
Personengefährdung nahezu ausgeschlossen.
Gruß Rainer

> Erlaubnis? Ist der Hersteller deine Eltern? Der Hersteller spricht
> höchstens eine Empfehlung aus.
>
> Ich verstehe nicht, weshalb der Hersteller für deine Messungen haften
> sollte? Ob du dich an deren Empfehlung hältst, oder nicht, ist
> letztendlich dir selbst überlassen. Wenn Schäden auftreten (auch wenn
> ich nicht sehen kann, was großartig kaputt gehen kann), ist das
> natürlich nicht die Schuld des Herstellers, sondern deine eigene.
> Schließlich bist du derjenige, der die Dinger im Linearbetrieb betreiben
> will - nicht der Hersteller.

Wenn der Hersteller sagt, dass seine Module im Linearbetrieb verwender 
werden können und dabei gehen 100 seiner Module kaputt, dann muss er 
diese ersetzen. In der Industrie sind Datenblätter (nicht die im 
Internet erhältlichen) verbindlich.

Michael M. schrieb:
> Problem 2 ist die sehr hohe Verlustleistung welche bei Vge=10V im
> Bereich von 50kW liegt. Für einen Dauerbetrieb ist das natürlich Faktor
> 100 zu hoch, bei Kurzzeitbetrieb mit entsprechendem Dutycycle kann ich
> allerdings auch hier kein Problem mehr erkennen.

Ich schon. Namentlich lokale Überhitzung. Aufgrund der riesigen Leistung 
und der extrem kurzen Pulse kann davon ausgegangen werden, dass so gut 
wie keine Energie während des Pulses aus dem Die abgeführt wird.

Hinweiß! Wärmeleitung erfolgt nur mit Schallgeschwindigkeit!

Jetzt kannst du einfache Thermodynamik Rechnungen anstellen.

Un die dabei auftretende Die Temperatur berechnen dazu müsstest du nur 
irgendwie die Die Größe herausbekommen.

ECL schrieb:
> Michael M. schrieb:
>> Problem 2 ist die sehr hohe Verlustleistung welche bei Vge=10V im
>> Bereich von 50kW liegt. Für einen Dauerbetrieb ist das natürlich Faktor
>> 100 zu hoch, bei Kurzzeitbetrieb mit entsprechendem Dutycycle kann ich
>> allerdings auch hier kein Problem mehr erkennen.
>
> Ich schon. Namentlich lokale Überhitzung. Aufgrund der riesigen Leistung
> und der extrem kurzen Pulse kann davon ausgegangen werden, dass so gut
> wie keine Energie während des Pulses aus dem Die abgeführt wird.
>
> Hinweiß! Wärmeleitung erfolgt nur mit Schallgeschwindigkeit!
>
> Jetzt kannst du einfache Thermodynamik Rechnungen anstellen.
>
> Un die dabei auftretende Die Temperatur berechnen dazu müsstest du nur k
> irgendwie die Die Größe herausbekommen.

Überhitzung oder lokale Überhitzung? Bei erst würde ja eine kurze 
Pulszeit Abhilfe schaffen.
Falls zweitens dann erklär mir bitte wie diese zustande kommt :-)

Meine erstmal "Überhitzung" das Problem von lokalen Überhitzungen 
ignorieren wir erstmal.
Berechne doch einfach mal ob du mit deinem Treiber überhaupt in der Lage 
bist Pulse zu erzeugen, die das Die nicht rösten.

Ich wollte nur darauf hinweisen, dass bei solch kurzen Pulsen 
Wärmeleitung vernachlässigt werden muss.

ECL schrieb:
> Meine erstmal "Überhitzung" das Problem von lokalen Überhitzungen
> ignorieren wir erstmal.
> Berechne doch einfach mal ob du mit deinem Treiber überhaupt in der Lage
> bist Pulse zu erzeugen, die das Die nicht rösten.
>
> Ich wollte nur darauf hinweisen, dass bei solch kurzen Pulsen
> Wärmeleitung vernachlässigt werden muss.

Werde mir noch die die Größe besorgen und die Temperaturerhöhung pro 
Puls berechnen.

Ich denke die generelle Überhitzung müsste beherrschbar sein. Die 
Verlustleistung liegt ca. bei 50kW und die minimale Einschaltdauer 10us. 
=0.5J.
Das Modul kann eine Leistung von über 1kW abführen. Somit wären, solange 
die 10us Pulse nicht zu viel Pulsenergie sind, 2kHz Pulse möglich.
Danke.

Michael M. schrieb:
> Anscheinend hast du Erfahrungen/Wissen bezüglich Halbleiter,

Ja, aber nicht mit IGBTs, da mische ich mich jetzt nicht ein.
Das ganze hier kommt mir eh langsam komisch vor. "Wenn ein Techniker bei 
laufendem Motor den Stecker zieht". Wo sind dann berührbare, blanke und 
hochspannungsführende Kontakte?

der schreckliche Sven schrieb:
> Ja, aber nicht mit IGBTs, da mische ich mich jetzt nicht ein.

Dachte ich mir bereits..

der schreckliche Sven schrieb:
> Das ganze hier kommt mir eh langsam komisch vor. "Wenn ein Techniker bei
> laufendem Motor den Stecker zieht". Wo sind dann berührbare, blanke und
> hochspannungsführende Kontakte?

Ja okay da muss ich dir recht geben. Da es sich hierbei um eine 
Abschlussarbeit handelt wurde vielleicht nicht jedes Detail 
veröffentlicht. Bitte um Verständnis ;-)
Nichtsdestotrotz muss im Notfall wie z.B Kabel abstecken oder öffnen des 
Gehäuses der Zwischenkreis entladen werden. Unabhängig davon ob nun 
blanke Kontakte mit einem Din-Normfinger berührbar sind oder nicht.
Die Problemstellung als solche besteht und an dieser kann ich auch 
nichts ändern. Darum bitte ich euch nicht mehr auf dieser herumzureiten.

der schreckliche Sven schrieb:
> Ja, aber nicht mit IGBTs, da mische ich mich jetzt nicht ein.
> Das ganze hier kommt mir eh langsam komisch vor. "Wenn ein Techniker bei
> laufendem Motor den Stecker zieht".

Sag ich ja...anscheinend wird hier vielleicht bei einer der hinreichend 
bekannten, unsinnigen Master-Arbeits-Themen mit der Vokabel 
"personenschutz" die Forderung nach einer völlig unrealistischen 
Schaltungs"verbesserung" begründet!

Auch wenns lang her ist, erinnere ich mich immer wieder gerne an 
Situationen, wo Kommilitonen und ich einem Lehrstuhlinhaber 
Unsinnigkeiten in seinen Prüfungsaufgaben nachweisen konnten. Nach z.T. 
irrwitzigen Diskussionen wurde uns dann meist ein Job angeboten, was 
natürlich vergeblich war, da wir alle schon ordentliche HIWI-Jobs 
hatten...heutzutage mußt du halt den Sicherheitsbereich eines Flughafens 
knacken...dann winkt natürlich auch nicht mehr ein HiWi-Job :-)
Sorry, aber die späte Stunde verlangt etwas Entspannung.
Gruß Rainer

guest...Rainer schrieb:
> der schreckliche Sven schrieb:
>> Ja, aber nicht mit IGBTs, da mische ich mich jetzt nicht ein.
>> Das ganze hier kommt mir eh langsam komisch vor. "Wenn ein Techniker bei
>> laufendem Motor den Stecker zieht".
>
> Sag ich ja...anscheinend wird hier vielleicht bei einer der hinreichend
> bekannten, unsinnigen Master-Arbeits-Themen mit der Vokabel
> "personenschutz" die Forderung nach einer völlig unrealistischen
> Schaltungs"verbesserung" begründet!
>
> Auch wenns lang her ist, erinnere ich mich immer wieder gerne an
> Situationen, wo Kommilitonen und ich einem Lehrstuhlinhaber
> Unsinnigkeiten in seinen Prüfungsaufgaben nachweisen konnten. Nach z.T.
> irrwitzigen Diskussionen wurde uns dann meist ein Job angeboten, was
> natürlich vergeblich war, da wir alle schon ordentliche HIWI-Jobs
> hatten...heutzutage mußt du halt den Sicherheitsbereich eines Flughafens
> knacken...dann winkt natürlich auch nicht mehr ein HiWi-Job :-)
> Sorry, aber die späte Stunde verlangt etwas Entspannung.
> Gruß Rainer

Naja es gibt mehrere Situationen in denen eine schnelle Notentladung 
gewünscht wird. Die Wahrscheinlichkeit, dass eine solche Notentladung 
durchgeführt wird und dabei einen Personenschaden verhindert, welcher 
sonst aufgetreten wäre, ist meiner Meinung nach verschwindend gering.

Die Lösung über die IGBT`s mag zwar vielleicht unrealistisch sein (das 
versuche ich immer noch zu klären), die Forderung stammt aber vom 
Gesetzgeber.
Somit ist die Aufgabe zumindest nicht "aus der Luft gegriffen" sondern 
muss wirklich umgesetzt werden. Das steigert meine Motivation, wie man 
hier nur unschwer erkennen kann, enorm. :-)

guest...Rainer schrieb:
>> Die ganze Zwischenkreisentladung wird nur bei einem Fehlverhalten eines
>> Technikers (zieht bei laufendem Motor den Stecker) benötigt.
>> Damit dabei aber keine Person zu Schaden kommt, muss so schnell wie
>> möglich entladen werden. Im Normalfall wird anders (langsam) entladen.

Also noch einmal zum Notfall. Wenn wirklich davon ausgegangen wird, dass 
quasi ein Fachmann (Techniker) einen unzulässigen und potentiell 
gefährlichen Zustand der Anlage erzeugt, dann würde ich z.B. den 
Motorstecker sichern! Da ist allerhand denkbar, was kaum auf den 
Geldbeutel drückt. Da ja durch "normale" Abschaltung offensichtlich der 
Personenschutz gewährleistet ist, warum nicht Versuchen, die langsame 
Abschaltung im Fehlerfall schneller zu machen oder ist deine angegebene 
Schaltung die langsame??
Viel Spass weiterhin! Gruß Rainer

Was spricht dagegen, alle 3 Phasen phasengleich (und damit 
Ausgangsspannungs/stromlos) mit höchstmöglicher Frequenz schalten zu 
lassen, so dass die Schaltverluste (also v.a. das Umladen der 
Kapazitäten) den ZK entladen? Das vernichtet bei solchen IGBT-Klötzen 
leicht zweistellige W, und zwar auf artgerechte Weise.

Michael M. schrieb:
>> Erlaubnis? Ist der Hersteller deine Eltern? Der Hersteller spricht
>> höchstens eine Empfehlung aus.
>>
>> Ich verstehe nicht, weshalb der Hersteller für deine Messungen haften
>> sollte? Ob du dich an deren Empfehlung hältst, oder nicht, ist
>> letztendlich dir selbst überlassen. Wenn Schäden auftreten (auch wenn
>> ich nicht sehen kann, was großartig kaputt gehen kann), ist das
>> natürlich nicht die Schuld des Herstellers, sondern deine eigene.
>> Schließlich bist du derjenige, der die Dinger im Linearbetrieb betreiben
>> will - nicht der Hersteller.
>
> Wenn der Hersteller sagt, dass seine Module im Linearbetrieb verwender
> werden können und dabei gehen 100 seiner Module kaputt, dann muss er
> diese ersetzen.


> In der Industrie sind Datenblätter (nicht die im Internet erhältlichen) 
verbindlich.

Du als Lernender weißt also was "in der Industrie" üblich ist. 
Interessanter Gedanke.

btw: gibt es andere Datenblätter als die im Internet?

nur so als kleine Idee: Microchip (die, die Atmel gekauft haben) haben 
einen Bug in einer ihrer Prozessoren, der dazuführt, das gelegentlich 
die deadtime einer Halbbrücke... vergessen wird. JA - die wissen davon 
und ja, der Fehler ist eingestanden. Aber erst 2 Jahre (nachdem wir sie 
drauf aufmerksam gemacht haben und (nicht nur deswegen) Microchip auf 
die schwarze Liste gekommen ist) wirde der Fehler in einem Errata 
veröffentlicht. Bis dato wird das defekte Silizium ausgeliefert (es gibt 
einen Workaround)

So. Und Du meinst, das wir die rechtlich verantwortlich machen hätten 
können? Überlege Deine Worte gut - wenn Du überhaupt noch antwortest.

>Die Lösung über die IGBT`s mag zwar vielleicht unrealistisch sein (das
>versuche ich immer noch zu klären), die Forderung stammt aber vom
>Gesetzgeber.

Der meint tatsächlich Du sollst die IGBTs mit unkontrolliertem Kabum 
zerstören, damit ein technischer was auch immer keinen Schaden 
abbekommt?

>Somit ist die Aufgabe zumindest nicht "aus der Luft gegriffen" sondern
>muss wirklich umgesetzt werden. Das steigert meine Motivation, wie man
>hier nur unschwer erkennen kann, enorm. :-)

Nenne die Gesetzesstelle mitsamt Zeitvorgaben und Deinen IGBTs wird ein 
längeres Leben beschert und Deinen abstrusen Gedanken ein Ende bereitet.

Ich würd halt Stecker verwenden, die so gebaut sind das es keine 
Möglichkeit gibt vorsätzlich an blanke Teile zu kommen. Inkl. 
Gehäsueschalter, der die Anlage deaktiviert und langsam (binnen 30s) 
kontroliert entlädt....

MiWi

MiWi schrieb:
> Ich würd halt Stecker verwenden, die so gebaut sind das es keine
> Möglichkeit gibt vorsätzlich an blanke Teile zu kommen.

Jede industrielle Steckverbindung verhindert Berührung mit 
stromführenden Teilen, zumindest, wenn das "weibliche" das ist! Wenn 
jemand Anlagen mit stromführenden Male-Steckern ausführen sollte, dann 
ist die Gefährdung durch den Zwischenkreis wohl zweitrangig.
Man, wir sind doch mittlerweile weit weg von der ursprünglichen Frage 
und der TO lacht sich entweder kaputt, was ich verstehen könnte...oder 
er scheißt sich wegen seiner Abschlußarbeit ins Hemd! Zu Recht!!!
Gruß Rainer

guest...Rainer schrieb:
> Also noch einmal zum Notfall. Wenn wirklich davon ausgegangen wird, dass
> quasi ein Fachmann (Techniker) einen unzulässigen und potentiell
> gefährlichen Zustand der Anlage erzeugt, dann würde ich z.B. den
> Motorstecker sichern! Da ist allerhand denkbar, was kaum auf den
> Geldbeutel drückt. Da ja durch "normale" Abschaltung offensichtlich der
> Personenschutz gewährleistet ist, warum nicht Versuchen, die langsame
> Abschaltung im Fehlerfall schneller zu machen oder ist deine angegebene
> Schaltung die langsame??

Die Situation mit dem Stecker war nur EIN Beispiel. Es gibt mehrere 
Fehlerfälle in denen eine schnellere Entladung gewünscht ist. Die 
normale Entladeschaltung ist nicht in allen von diesen Fehlerfällen 
funktionsfähig/schnell genug. Darum eine zweite, schnelle Entladung. Die 
IGBT`s sind immer funktionsfähig in diesen Fehlerfällen.

Das ist die schnelle Entladung. 1ms war nur ein Vorschlag. Wenn das 
ganze 10ms dauert habe ich auch kein Problem damit.


WinMaw schrieb:
> Was spricht dagegen, alle 3 Phasen phasengleich (und damit
> Ausgangsspannungs/stromlos) mit höchstmöglicher Frequenz schalten zu
> lassen, so dass die Schaltverluste (also v.a. das Umladen der
> Kapazitäten) den ZK entladen? Das vernichtet bei solchen IGBT-Klötzen
> leicht zweistellige W, und zwar auf artgerechte Weise.

Die Gatetreiber werden leider von einer separaten 
Niederspannungsversorgung gespeist. Diese wird auch nicht aus HV 
generiert. Leider. Ansonsten wäre das die wahrscheinlich schönste 
Lösung.



MiWi schrieb:
> Du als Lernender weißt also was "in der Industrie" üblich ist.
> Interessanter Gedanke.

Können wir uns bitte in diesem TECHNISCHEN Forum wieder um die TECHNIK 
kümmern? Nur weil man selber keine Lösung weiß andere versuchen schlecht 
zu machen finde ich nicht sehr angebracht.
Aber zu deiner Frage: Ich als Lernender mache meine Arbeit zusammen mit 
einer Firma. Kann dich also beruhigen. Die Aussage stammt von Leuten aus 
der Industrie.


MiWi schrieb:
> btw: gibt es andere Datenblätter als die im Internet?

Nein aber per Email. Bei grösseren Stückzahlen wird das ganze etwas 
anders gehandhabt. (Zitat von Firma. Ich als Lernender kann das ja nicht 
wissen ;-))


MiWi schrieb:
> So. Und Du meinst, das wir die rechtlich verantwortlich machen hätten
> können? Überlege Deine Worte gut - wenn Du überhaupt noch antwortest.

Bei den richtigen Stückzahlen und Verträgen wird das möglich, ja.


MiWi schrieb:
> Nenne die Gesetzesstelle mitsamt Zeitvorgaben und Deinen IGBTs wird ein
> längeres Leben beschert und Deinen abstrusen Gedanken ein Ende bereitet.

Wenn ich das könnte, dann hätte ich Jura studiert und nicht Elektronik.


MiWi schrieb:
> Der meint tatsächlich Du sollst die IGBTs mit unkontrolliertem Kabum
> zerstören, damit ein technischer was auch immer keinen Schaden
> abbekommt?

Er meint nur von dem Zwischenkreis darf keine Gefahr ausgehen.
Ich habe nie von einem unkontrollierten Kabum gesprochen.
Ich bin auf der Suche nach einer kontrollierten Entladelösung aber wie 
es scheint sind hier (fast) nur Juristen/ Leute mit Korrekturdrang 
unterwegs.


MiWi schrieb:
> Ich würd halt Stecker verwenden, die so gebaut sind das es keine
> Möglichkeit gibt vorsätzlich an blanke Teile zu kommen. Inkl.
> Gehäsueschalter, der die Anlage deaktiviert und langsam (binnen 30s)
> kontroliert entlädt....

Ein gezogener Stecker ist nur EINE Möglichkeit. Natürlich werden sichere 
Stecker mit Verriegelung und Meldekontakt verwendet. Es gibt einige 
weitere Fälle in denen eine schnelle Entladung gewünscht wird. Diese 
habe ich allerdings nicht geschildert da sich dieser Thread mit IGBT`s 
beschäftigt und nicht mit Systemdesign..


guest...Rainer schrieb:
> Jede industrielle Steckverbindung verhindert Berührung mit
> stromführenden Teilen, zumindest, wenn das "weibliche" das ist! Wenn
> jemand Anlagen mit stromführenden Male-Steckern ausführen sollte, dann
> ist die Gefährdung durch den Zwischenkreis wohl zweitrangig.
> Man, wir sind doch mittlerweile weit weg von der ursprünglichen Frage
> und der TO lacht sich entweder kaputt, was ich verstehen könnte...oder
> er scheißt sich wegen seiner Abschlußarbeit ins Hemd! Zu Recht!!!
> Gruß Rainer

Wie gesagt. Wurde von mir nie erwähnt, weil es für die eigentliche 
Problemlösung nicht von Bedeutung ist. Natürlich werden am Inverter 
ausgangsseitig nur Buchsen verwendet!

Können wir bitte zu der Ursprungsfrage zurückkehren? Ansonsten bitte 
einfach einen weiteren Thread zum Thema Systemdesign oder Jura 
erstellen.
Nur weil keiner eine technische Lösung hat so vom Thema abzuschweifen 
ist nicht zielführend und gehört auch nicht in dieses Forum!

Michael M. schrieb:

>
> MiWi schrieb:
>> Du als Lernender weißt also was "in der Industrie" üblich ist.
>> Interessanter Gedanke.
>
> Können wir uns bitte in diesem TECHNISCHEN Forum wieder um die TECHNIK
> kümmern? Nur weil man selber keine Lösung weiß andere versuchen schlecht
> zu machen finde ich nicht sehr angebracht.

Zum Verständnis: Ich habe keine Lösung auf Dein Problem so wie DU es 
lösen willst weil ich schon genügend IGBTs sterben habe sehen die genau 
so betrieben (Ptot im Chip) worden sind. Und das habe ich Dir versucht 
klar zu machen - mit der Aufforderung selber zu suchen  - und auch mit 
den Richtwerten, mit denen Du dennoch solche IGBTs linear betreiben 
kannst.

Andere und auch ich haben hier (ich unter diesem Nick) auch schon 
genügend in anderen Threads zu vergleichbaren Problemen mit 
elektronischen Lasten in diesen Größenordnungen gepostet.

Andere haben Dir auch schon ganz simple mit "nimm einen Lastwiderstand" 
geantwortet und auch erklärt, warum Dein Ding mit den gegebenen 
Voraussetzungen nicht serientauglich ist.

DU bist der, der diese Lösungen mit "ich will aber nicht", dabei 
bildlich gesprochen mit beiden Füßen wie Rumpelstilzchen am Boden 
herumstampfend schlicht und einfach nicht umsetzen will. Und Deine 
Reaktionen zeigen auch, das Du das einfach nicht verstehst warum es 
nicht geht. Deine Ignoranz gegenüber Hotspots am Die sind ja direkt 
beängstigend (zumindest für die IGBTs, mir ist das eh egal)

Komm Du mir und vielen anderen hier in diesem Thread also nicht mit dem, 
das man selber keine Lösung weiß. Du willst sie nicht weil es eh nur so 
wie Du es willst gehen soll.

Und gib um Gottes Willen für Deine berufliche Zukunft diesen Thread 
nicht als Referenz an, denn Du stehst da ziemlich nackert da und ich 
würde Dich nach dem Lesen nicht in meiner Firma haben wollen. Sorry, 
aber es ist so. Hier waren schon andere unterwegs, mit denen ich gerne 
arbeiten würde und wenn es Projekte (GaN) gibt werde ich die auch 
diesbezüglich anschreiben.

Um es also langsam und extra für Dich zum Mitschreiben auf den Punkt zu 
bringen:

1/1000 - 1/10000 des max. Pulsstroms sind - je nach IGBT auch im 
Linearbetrieb empirisch getestet zerstörungsfrei und über viele Zyklen 
möglich. Bei Deinen 350A kannst Du dir also selber ausrechnen was geht. 
Wie das mit Deiner Entladezeit und Ansteuerung machbar ist muß Du selber 
wissen. Und warum das so ist darfst Du auch selber Recherchieren. Wieso 
sollte jemand, der alles Supergeheim macht und sich in nebulöse 
Argumente wie "die Industrie" flüchtet Dir diese - zugegeben mühsame, 
weil Verständnis in Echtzeit erfordernde - Arbeit abnehmen.

MiWi

MiWi schrieb:
> Und gib um Gottes Willen für Deine berufliche Zukunft diesen Thread
> nicht als Referenz an, denn Du stehst da ziemlich nackert da und ich
> würde Dich nach dem Lesen nicht in meiner Firma haben wollen. Sorry,
> aber es ist so.

Aus meiner Sicht ist es besser zu versuchen ein Problem zu lösen 
anstelle von sofort aufgeben. Arbeite schon seit längerer Zeit in dieser 
Firma und die Erfahrung hat gezeigt, dass sehr viele auf den ersten 
Blick "unlösbare" Aufgaben mit genügend Geduld dennoch lösbar sind.

Würde gerne ein bestimmtes Niveau in diesem Thread beibehalten und 
antworte deshalb nur noch auf die technischen Beitrage.


MiWi schrieb:
> Andere haben Dir auch schon ganz simple mit "nimm einen Lastwiderstand"
> geantwortet und auch erklärt, warum Dein Ding mit den gegebenen
> Voraussetzungen nicht serientauglich ist.

Das finde ich auch eine schöne Lösung. Allerdings kann ich nicht bei dem 
Thema "Linearbetrieb von IGBT`s" mit "dann nimm doch hald einen 
Widerstand" antworten.


MiWi schrieb:
> Andere und auch ich haben hier (ich unter diesem Nick) auch schon
> genügend in anderen Threads zu vergleichbaren Problemen mit
> elektronischen Lasten in diesen Größenordnungen gepostet.

MiWi schrieb:
> 1/1000 - 1/10000 des max. Pulsstroms sind - je nach IGBT auch im
> Linearbetrieb empirisch getestet zerstörungsfrei und über viele Zyklen
> möglich.

Alle Threads beziehen sich auf einen dauerhaften Linearbetrieb. Die 
Umstände bei einem Kurzzeitigen Linearbetrieb sind komplett andere.


MiWi schrieb:
> Wieso
> sollte jemand, der alles Supergeheim macht und sich in nebulöse
> Argumente wie "die Industrie" flüchtet Dir diese - zugegeben mühsame,
> weil Verständnis in Echtzeit erfordernde - Arbeit abnehmen.

Bitte um etwas mehr Niveau :-)

WinMaw schrieb:
>> Was spricht dagegen, alle 3 Phasen phasengleich (und damit
>> Ausgangsspannungs/stromlos) mit höchstmöglicher Frequenz schalten zu
>> lassen, so dass die Schaltverluste (also v.a. das Umladen der
>> Kapazitäten) den ZK entladen? Das vernichtet bei solchen IGBT-Klötzen
>> leicht zweistellige W, und zwar auf artgerechte Weise.

Darauf Michael:
> Die Gatetreiber werden leider von einer separaten
> Niederspannungsversorgung gespeist. Diese wird auch nicht aus HV
> generiert. Leider. Ansonsten wäre das die wahrscheinlich schönste
> Lösung.

Wenn ich das richtig verstehe, dann verstehst Du das falsch...

IMHO meinte WinMaw die Verluste, die durch das Schalten entstehen.
(Auch stromlos entstehen beim Schalten Verluste - wie WinMaw sagte,
müssen die Kapazitäten der Schalter immer wieder umgeladen werden.)

Und nicht, die ZK-Kapazität über einen möglichen daran
"saugenden" Wandler für die Gatespannungen zu entleeren.
(Welcher ja nicht vorhanden ist.)

Daran (WinMaws Vorschlag) hatte auch ich schon einmal gedacht.
Nur schmeck(t)en mir die 10µs minimale Einschaltdauer nicht.
Es wäre trotzdem möglich - mit "aufgeweichter" Beschränkung,
wie lange die Entladung maximal dauern dürfte.

Also etwas länger dauernd, und allein die Schaltverluste nutzen?
Oder doch je einen OPV pro untersten Schalter, und dadurch auch
in der Leitendphase (die ja >= 10µs ist) etwas erreichen?

Ersteres wäre wohl völlig ungefährlich für die Bricks, zweiteres
müßte schon gut durchdacht werden - ginge aber wohl weit schneller.

Oder rede ich eh nur Unsinn (der niemanden interessiert)?

IG(BT) schrieb:
> Wenn ich das richtig verstehe, dann verstehst Du das falsch...
>
> IMHO meinte WinMaw die Verluste, die durch das Schalten entstehen.
> (Auch stromlos entstehen beim Schalten Verluste - wie WinMaw sagte,
> müssen die Kapazitäten der Schalter immer wieder umgeladen werden.)

Ja du hast recht. Da habe ich WinMaw falsch verstanden.
Finde den Ansatz sehr gut und habe es eben simuliert. Leider dauert der 
Entladevorgang (schätzungsweise da erst 20ms simuliert) über 5s. Für 
meine Anwendung ist das leider zu lange.

IG(BT) schrieb:
> Daran (WinMaws Vorschlag) hatte auch ich schon einmal gedacht.
> Nur schmeck(t)en mir die 10µs minimale Einschaltdauer nicht.
> Es wäre trotzdem möglich - mit "aufgeweichter" Beschränkung,
> wie lange die Entladung maximal dauern dürfte.

Vorzugsweise unter 10ms. Ich denke einige ms mehr stellen kein Problem 
dar aber alles über 30ms ist definitiv zu lange.


IG(BT) schrieb:
> Oder doch je einen OPV pro untersten Schalter, und dadurch auch
> in der Leitendphase (die ja >= 10µs ist) etwas erreichen?

Die OP`s + Schaltung benötigen leider wieder Platz und Geld. Zudem würde 
dann ja die komplette Verlustleistung ja nur an einem der IGBT`s 
anfallen.
Bei dem Ansatz mit einer konstanten Gatespannung für 10us siehst du gar 
keine Chance? Auf Grund des PTC Verhaltens von Vge zu Id würde sich der 
Strom von selbst in gewissen Grenzen halten.

Bin gerade dabei das ganze thermisch zu simulieren und solange es keine 
hotspots auf dem chip gibt, scheint es vielversprechend.
Die Verlustleistung welche in den 10us anfällt, würden den chip um ~50°C 
erwärmen. (Die 50° beziehen sich auf ein weniger leistungsstarkes Modul 
von welchem ich gerade ein thermisches Modell hatte. Bei meinem Modul 
wahrscheinlich noch weniger aber das wird die Simulation zeigen)

Leider habe ich keine Ahnung wo im Chip die Verlustwärme entsteht. Wenn 
90% der Leistung auf 10% der Chipfläche anfallen, dann sehe ich auch 
keine Chance. Das versuche ich allerdings immer noch erfolglos zu 
klären.

IG(BT) schrieb:
> Oder rede ich eh nur Unsinn (der niemanden interessiert)?

Nein keineswegs. Einer der wenigen technischen Beiträge (und dann noch 
ein guter!).
Vielen Dank für deinen Beitrag!
Gruss,
Michael

Aus der Praxis kann ich Dir nur sagen, dass ein 800µF Folienkondensator 
ausreicht (angeschlossen an ein 10A/400V Netzteil), ein 600A IGBT Modul 
zu schrotten. Du brauchst nur Top und Bottom gleichzeitig einschalten.

defekt schrieb:
> Aus der Praxis kann ich Dir nur sagen, dass ein 800µF
> Folienkondensator
> ausreicht (angeschlossen an ein 10A/400V Netzteil), ein 600A IGBT Modul
> zu schrotten. Du brauchst nur Top und Bottom gleichzeitig einschalten.

Da reicht noch viel weniger..
Hast du auch eine Idee aus der Praxis wie ich den Zwischenkreis entladen 
kann ohne dabei die IGBT`s zu zerstören?

Schönen guten Morgen, sehr geehrter Herr "M.",
Schönen guten Morgen auch Ihnen, den zahlreichen lieben und fleißigen 
Mitforisten!

Bleiben wir einstweilen einfach mal förmlich beim "Sie". Sie, Herr "M." 
wünschen, wie ich verstehe also die Entladung zweier Kapazitäten von 
rund 1400uF bei 450V, davon zumindest die Erste vollständig, die Zweite 
in kurzer(?) Abfolge, über jeweils 3 (?) IGBT's (ungenannter Bauart, 
unbekannter Ansteuerung) in Serie, jeweils in ca. 1ms zu vollziehen. Sie 
wären jedoch auch mit einer Entladezeit von jeweils 10ms noch leidlich 
zufrieden. Auch schrieben Sie, daß ein ohmscher Lastwiderstand für Sie 
hierbei nicht in Frage käme. Habe ich Sie soweit richtig verstanden? 
Diese Eckdaten klingen mir nämlich (lassen wir die KFZ mal außen vor) 
gar nicht so unvertraut.
Wäre Ihnen statt des von Mitforisten dringlich angeratenen aber von 
Ihnen kategorisch abgelehnten ohmschen Lastwiderstandes ggf. eine
Funkenentladungsstrecke (z.B. Edelgas, mit viel Xenon oder so) genehm? 
Das würde die Sache einfacher machen, man müsste dieses jedoch 
kommunizieren. Und die 10 ms - naja man könnte es immer noch 
TTL/Sync-Rundum-Sorglos-Paket nennen? Besser als nichts!
Das ist Ihre Entwicklungsarbeit, anspruchsvoll und nicht von heute auf 
morgen zu erledigen, schon gar nicht mit halben Infos in einem Forum. 
Sie werden dafür bezahlt, ich und die meisten anderen sind hier, rein 
aufgrund ihrer Begeisterung für Technik. Ich hatte meine Hilfe 
freundlich angeboten. Meine Daten habe Sie noch?
Naja, bis zur Messe sind ja noch ein par Monate Zeit.

Ihnen und allen Mitforisten alles Gute und viel Erfolg, mit freundlichem 
Gruß,
Ekkehard Loesti

Sehr geehrter Herr Loesti,

Wie bereits erwähnt ist es nicht meine bezahlte Entwicklungs- sondern 
eine Abschlussarbeit :-)
Entladen werden müssen 400uF bei 850V (oder eben 2 mal 400uF bei 425V)

Die Bauart darf ich leider in einem Forum nicht nennen, bei den Treibern 
hingegen handelt es sich um handelsübliche Modelle (deren Type darf ich 
leider auch nicht nennen).

Meine Vorgaben in erster Linie ist ein entladen über die vorhandenen 
Bauteile. Damit fällt leider auch die von Ihnen genannte 
Funkenentladungsstrecke außer betracht.

Bereits am Anfang habe ich geschrieben, dass ich lediglich an den 
auftretenden Effekten interessiert bin und mir keine fertige Lösung von 
einem der Forenmitglieder erwarte. Schließlich ist es meine Arbeit!

Da ich mich bezüglich diesem Thema bisher an keinen Entwickler/ Firma 
gewendet habe (und auch nicht werde da es meine Arbeit ist), wüsste ich 
auch nicht woher ich Ihre Kontaktdaten haben sollte.

Interessante Vorstellung, wäre aber bestimmt eine der ersten 
Abschlussarbeiten welche auf einer Messe präsentiert wird :-)

Freundliche Grüsse,
Michael

Mit IGBT habe ich mich in der Hinsicht nicht gespielt, aber bei FET hats 
mich da schon gehabt. Wer schon mal Power Distribution Switches bauen 
musste, kennt das Problem - das ist ein sehr ähnliches Problem, das 
schalten von kapazitiven Last bzw. Laden von Kapazitäten.

Die Dinger starben mir weit INNERHALB der SOA. Ich habe ein ganzes 
Säckchen defekte FET hier. Da sind 100A / 100V FET bei 60V und 5A in 
wenigen ms gestorben.

In den Griff bekommen habe ich das unter Hilfestellung des Herstellers 
und durch Versuchsreihen. Daher das Säckchen, das hier als Warnung 
hängt.

Also:
Wenn breit vor einem Lineabetrieb von IGBT gewarnt wird, und wenig 
Literatur dazu vorhanden ist, liegt der Verdacht nahe, dass das so nicht 
so einfach sein wird.

Daher mein Rat:
Fange mit Versuchen an, und starte hurtigst die Anfragen beim 
Hersteller. Und formuliere die vorsichtig, dein Vorhaben so zu erläutern 
wie du es hier getan hast, wird höchstens Ablehnung zur Folge haben.

Ich tippe auf: Zuviel versprochen, und jetzt muss man liefern. BTDT ;-)

PS:
Thema einer Abschlussarbeit kann auch eine fachlich fundierte 
Begründeung sein, warum ein bestimmtes Problem so nicht lösbar ist. Ist 
das gut gemacht, gibts auch eine gute Note.

Michael M. schrieb:
> Da reicht noch viel weniger..
> Hast du auch eine Idee aus der Praxis wie ich den Zwischenkreis entladen
> kann ohne dabei die IGBT`s zu zerstören?

Mit SMD FETs und Widerständen, stromgeregelt und ein NTC zur Überwachung 
der Temperatur.

Und ich sage noch einmal - neben aller Bedenken der Sinnhaftigkeit 
dieser Zwischenkreis-Entladegeschichte - du verrennst dich da in die 
falsche Idee vom Linearbetrieb eines Halbleiters. Klar, wenn die 
Schaltflanke zu langsam ist, dann rödelst du recht lange, zu lange!, im 
linearen Bereich herum...und das nimmt der Halbleiter eben einfach übel, 
sofern er nicht für diese Betriebsart ausgelegt ist! Und diese IGBT's 
sind nicht für linearen Betrieb ausgelegt. So einfach...
Trotzdem viel Erfolg für deine Arbeit!
Gruß Rainer

Hallo,
keine Ahnung, ob der OP das Thema hier noch liest.

Ich würde da erstmal wie folgt rangehen:
Wenn die 140J in 10ms umgesetzt werden sollen, kann man vereinfacht 
davon ausgehen, dass in dieser kurzen Zeit nur wenig Wärmeenergie den 
Halbleiter Richtung Kühlkörper verlässt.
Einen Siliziumwürfel von 1cm Kantenlänge, also ein Kubikzentimeter, 
würde man dabei um 85K aufheizen. Da die Verlustleistung im Chip aber 
nicht gleichmäßig anfällt, würde ich davon ausgehen, dass ein 1cm³-Chip 
diesen Schock ziemlich sicher nicht überlebt.

Sind in dem verwendeten Modul also weniger als 1cm³ Silizium verbaut, 
kann man an dieser Stelle schon aufhören und auch leicht begründen, 
warum es nicht gehen kann.
Ist deutlich mehr Silizium verbaut, muss man tiefer gehen und dann wird 
es komplex.

Noch ein Gedanke zu den 10µs Mindesteinschaltzeit:
Bekommt man mit so einem kurzen Puls den IGBT überhaupt voll auf? Wie 
steil sind denn im Normalbetrieb die Schaltflanken? Je nach 
Gate-Widerstand, kommt man in dieser Zeit nichtmal oder nur kurz über 
den zero crossover point.
Mit vielen 10µs-Pulsen würden sich dann doch wieder Hotspots bilden.

Auch wichtig:
Pulst man länger und schaltet zyklisch z.B. 1000A ab, darf man nicht 
vergessen, dass da u.U. an den Streuinduktivitäten Spannungen entstehen, 
die die 650V überschreiten.

Michael

Michael S. schrieb:
> Michael

Hi Michael, deine Überlegungen in allen Ehren, aber wir reden über 
Kondensatoren, die auf ca. 800V aufgeladen sind und in wenigen mS 
entladen werden sollen. Auch wenn da schon die Idee einer linearen 
Betriebsart völlig baden geht...Radio Eriwan würde sagen: Im Prinzip 
ja...und ich sagen, Im Prinzip nein. Was willst du da mit lächerlichen 
Siliziumwürfelberechnungen??? Besuch mal ein Institut für 
Halbleitertechnik- ach nein, Vorlesung für Halbleitertechnik, dann 
kannst du dich mit deinem Master bei SolarWorlds mit jungen 25 und 10 
Jahren Berufserfahrung bewerben...aber bitte nicht mit profunden 
Kenntnissen in Betriebssystem-Programmierung! (Hello World)
Also guten Abend, Gruß Rainer

guest...Rainer schrieb:
> Michael S. schrieb:
>> Michael
>
> Was willst du da mit lächerlichen Siliziumwürfelberechnungen???

Mein Ansatz ist der, dass ich im ersten Schritt mit einer einfache 
Überlegung erstmal klären möchte, ob die Idee des OPs überhaupt eine 
Chance hat.

Dazu nehme ich die umzusetzende Energie (140J), die ja bekanntlich 
vollständig in den IGBTs abgebaut werden soll.
Dann berechne ich damit, um wieviel Grad diese Energie die verbaute 
Siliziummenge im Modul erhitzen würde. Diese Rechnung ist einfach. Da 
der OP auch Thermosimulationen machen kann, kann er da sogar genauer 
werden.
Überschreitet der IGBT mit dieser simplen Rechnung schon die zulässige 
Chiptemperatur, kann man sich alles weitere sofort sparen und auch sehr 
einfach begründen, warum.
Mein Ansatz taugt NICHT, um zu sagen, dass die Idee des OPs 
funktionieren wird. Mein Ansatz taugt nur dazu, um zu unterscheiden, ob 
es definitiv nicht geht oder ob es sich lohnen könnte, genauer 
hinzuschauen. Im letzteren Fall muss man aber alle anderen 
halbleiterspezifischen Dinge berücksichtigen, die ja hier schon 
ausreichend diskutiert wurden.

Michael

Hallo Herr M.,

Da sind Sie ja doch wieder da, ich zweifle nach wie vor, denn hätten Sie 
sich mit den vorgeblichen Kenndaten Ihres Projektes wirklich 
auseinandergesetzt, so würden Sie so etwas nicht schreiben:

Michael M. schrieb:
> Entladen werden müssen 400uF bei 850V (oder eben 2 mal 400uF bei 425V)

"Abschlussarbeit" wollen wir da doch mal nicht wörtlich nehmen!

Trotz alledem viel Glück & Gruß,
Loesti

Grotesk ist alleine schon die Idee 150J (oder 80 oder 800) auf IGBTs zu 
dumpen!

Technisch würde man hierbei doch einfach ein Stecksystem mit 
nachlaufendem Kontakt (gibt es für nahezu alle Industriesysteme) 
einsetzen und mit einem Sensor hieran im "Störfall" die Energie über die 
verbleibenden Kontakte dumpen. Den Rest würde dann die 
Leitungsinduktivität und Funkenstrecke (!-) erledigen und dem 
"unvorsichtigen Mechaniker" würde hierbei nichts ernstliches passieren, 
wenngleich er dieses sicherlich trotzdem nur einmal täte.

Ein sehr wohlgemeinter Rat: Passen Sie bei derlei "Experimenten" mit 
jeglichen Halbleitern bitte höllisch auf, daß nichts ins Augen geht! 
Nehmen Sie das wörtlich! Das ist noch sehr viel gefährlicher als 400V.

Falk B. schrieb:
> @ Ekki Loesti (Gast)
>
>>Grotesk ist alleine schon die Idee 150J (oder 80 oder 800) auf IGBTs zu
>>dumpen!
>
> Nicht viel schlimmer als die Verdenglischung des Verbs dump. Was spricht
> gegen das überaus etablierte deutsche Verb "entladen"?

Ach mei... jetzt stelzt sich der Ekki Loesti durch seine Wortwahl in der 
Sprache herum... mal anders zu lesen als das übliche Hickhack...  und 
dann paßt es Dir schon wieder nicht.

Der schreibt so und Du hast ihn verstanden, also was solls.

MiWi

@Falk:

Hallo,

Falk B. schrieb:
> Nicht viel schlimmer als die Verdenglischung des Verbs dump. Was spricht
> gegen das überaus etablierte deutsche Verb "entladen"?

Das wäre in diesem Zusammenhang physikalisch nicht treffend. Wesentlich 
ist hier nämlich nicht, daß eine LADUNG vermittels eines Stromes 
"entladen" werden soll, sondern, daß eine ENERGIE vermittels eines 
Stromes unter Spannung auf ein anderes Objekt unter Vergeudung und in 
schädlicher Weise transferiert werden soll.

Dort wo eine Sprache kein treffendes Wort besitzt, nehme man sich eines 
aus der Nachbarsprache und integriere es entsprechend grammatikalisch. 
So wird es seit Jahrtausenden praktiziert.

Falk B. schrieb:
> Totaler Quark. An einen Zwischenkreis kommt von außen keiner ran, erst
> recht nicht bei einer Notabschaltung. Wenn dann ein QUALIFIZIERTER
> Mensch das Ding aufschraubt, gelten selbstverständlich die 5
> Sicherheitsregeln, erst recht bei dicken Kondensatoren. Da braucht es im
> Normalfall keine Selbstentladung, die ist eher Luxus.

Das sind nicht meine Vorschriften, sondern die des Gesetzgebers und an 
diese muss ich mich nun mal halten.

Falk B. schrieb:
> Jaja, Generation Smartphone . . .

Du weißt weder wie alt ich bin noch welche Vorbildung ich habe. 
Generation Vorurteil..

Bummsfallera schrieb:
> Die Dinger starben mir weit INNERHALB der SOA. Ich habe ein ganzes
> Säckchen defekte FET hier. Da sind 100A / 100V FET bei 60V und 5A in
> wenigen ms gestorben.

Darum ist meine Idee auch ein kurzzeitbetrieb und nicht der dauerhafte 
Linearbetrieb. Das ist ein wesentlicher Unterschied. Zusätzlich zu der 
SOA ist auch die maximale Chiptemperatur ein Limit. Diese wird bei bei 
60V und 5A in wenigen ms locker überschritten. Deshalb mein Ansatz mit 
einigen us.

Bummsfallera schrieb:
> Daher mein Rat:
> Fange mit Versuchen an, und starte hurtigst die Anfragen beim
> Hersteller. Und formuliere die vorsichtig, dein Vorhaben so zu erläutern
> wie du es hier getan hast, wird höchstens Ablehnung zur Folge haben.

Habe ich gemacht.

defekt schrieb:
> Mit SMD FETs und Widerständen, stromgeregelt und ein NTC zur Überwachung
> der Temperatur.

Leider ist meine Anforderung ohne zusätzliche Bauteile.

Michael S. schrieb:
> Sind in dem verwendeten Modul also weniger als 1cm³ Silizium verbaut,
> kann man an dieser Stelle schon aufhören und auch leicht begründen,
> warum es nicht gehen kann.
> Ist deutlich mehr Silizium verbaut, muss man tiefer gehen und dann wird
> es komplex.

Vielen Dank für deine Berechnungen. Diese habe ich am Anfang auch 
durchgeführt und dabei (10us Puls) erwärmt sich der IGBT um 25K.

Michael S. schrieb:
> Noch ein Gedanke zu den 10µs Mindesteinschaltzeit:
> Bekommt man mit so einem kurzen Puls den IGBT überhaupt voll auf? Wie
> steil sind denn im Normalbetrieb die Schaltflanken? Je nach
> Gate-Widerstand, kommt man in dieser Zeit nichtmal oder nur kurz über
> den zero crossover point.
> Mit vielen 10µs-Pulsen würden sich dann doch wieder Hotspots bilden.

Ja die IGBT`s können weit schneller eingeschalten werden. Naja wenn 
zwischen den Pulsen genügend Zeit liegt, dann verteilt sich die 
Temperatur und es entstehen zwar wärmere und kältere Stellen aber keine 
hotspots welche den IGBT zerstören.

Michael S. schrieb:
> Pulst man länger und schaltet zyklisch z.B. 1000A ab, darf man nicht
> vergessen, dass da u.U. an den Streuinduktivitäten Spannungen entstehen,
> die die 650V überschreiten.

Deshalb würde ich den Strom begrenzen, sodass keine zu hohe 
Abschaltüberspannung entsteht. Aber vielen Dank für den Hinweis.


guest...Rainer schrieb:
> Hi Michael, deine Überlegungen in allen Ehren, aber wir reden über
> Kondensatoren, die auf ca. 800V aufgeladen sind und in wenigen mS
> entladen werden sollen. Auch wenn da schon die Idee einer linearen
> Betriebsart völlig baden geht...Radio Eriwan würde sagen: Im Prinzip
> ja...und ich sagen, Im Prinzip nein. Was willst du da mit lächerlichen
> Siliziumwürfelberechnungen??? Besuch mal ein Institut für
> Halbleitertechnik- ach nein, Vorlesung für Halbleitertechnik, dann
> kannst du dich mit deinem Master bei SolarWorlds mit jungen 25 und 10
> Jahren Berufserfahrung bewerben...aber bitte nicht mit profunden
> Kenntnissen in Betriebssystem-Programmierung! (Hello World)
> Also guten Abend, Gruß Rainer

Könnt ihr die andauernden privaten Angriffe in diesem Thread bitte mal 
lassen und stattdessen konstruktive Beiträge schreiben??
Zu deiner Info: Ich stehe in Kontakt mit dem Halbleiterhersteller und 
selbst dieser hat seine Überlegungen mit einer "lächerlichen 
Siliziumwürfelberechnung" begonnen!

Michael S. schrieb:
> Mein Ansatz ist der, dass ich im ersten Schritt mit einer einfache
> Überlegung erstmal klären möchte, ob die Idee des OPs überhaupt eine
> Chance hat.

Super Ansatz. Danke!

Ekki Loesti schrieb:
> Entladen werden müssen 400uF bei 850V (oder eben 2 mal 400uF bei 425V)

Da ist mir in der Tat ein Fehler unterlaufen. Das Projekt steckt noch in 
der Entwicklung und die Größe von dem Zwischenkreis ist noch nicht 
fixiert. Da es hier aber nur um die Effekte im Halbleiter geht bitte 
nicht zu viel Augenmerk auf die absoluten Zahlen geben.

Ekki Loesti schrieb:
> Technisch würde man hierbei doch einfach ein Stecksystem mit
> nachlaufendem Kontakt (gibt es für nahezu alle Industriesysteme)
> einsetzen und mit einem Sensor hieran im "Störfall" die Energie über die
> verbleibenden Kontakte dumpen.

Das Ausstecken war nur ein Beispiel. Es gibt viele verschiedene Fälle in 
denen der Zwischenkreis entladen werden muss.

Ekki Loesti schrieb:
> Ein sehr wohlgemeinter Rat: Passen Sie bei derlei "Experimenten" mit
> jeglichen Halbleitern bitte höllisch auf, daß nichts ins Augen geht!
> Nehmen Sie das wörtlich! Das ist noch sehr viel gefährlicher als 400V.

Vielen Dank für Ihren Rat. Ich verfüge über die nötige Erfahrung, die 
Schulungen  sowie die Schutzausrüstung für Hochspannung und werde mich 
entsprechend absichern.

Zu Info für jene die wirklich an einem konstruktiven Beitrag 
interessiert sind:
Ich habe den Halbleiterhersteller kontaktiert und dieser hat, entgegen 
den meisten in diesem Forum hier, einen konstruktiven Beitrag abgegeben. 
Kritisch sieht der dabei wird die Pulsdauer und den Dutycycle. Zudem 
führen die großen und vor allem schnellen Temperaturhübe zu starken 
mechanischen Spannungen im Modul. Ob nun ein solches Entladen möglich 
ist, versuche ich in den nächsten Tagen mit ihm zu klären und 
anschließend zu testen.

Da dieser Beitrag jedoch jeden Bezug zu einer konstruktiven Lösung 
verloren hat, würde ich diesen hiermit gerne abschließen.

Vielen Dank an alle welche mir durch ihre konstruktiven Ansätze 
weitergeholfen haben.
Danke auch allen anderen welche mich gelehrt haben in Zukunft auf der 
Suche nach technischen Lösungen von diesem Forum Abstand zu halten.

Beste Grüsse,
Michael

Ja, Schließen ist angesagt, denn es werden ja alle möglichen Lösungen 
des Problems vom TO abgelehnt. Statt dessen versteift er sich auf die 
Idee, dass der Hersteller ihm mitteilen wird, wie man seine Bauteile 
außerhalb der Spezifikationen einsetzt und sie trotzdem nicht zerstört. 
Und nicht vergessen, dem Hersteller mitzuteilen, dass Nachbestellungen 
defekter Teile absolut kein Problem ist :-)
Gruß Rainer

@Falk

Da betätigen sie sich doch gerne einfach mal mittels ihrem Schoßrechner 
hier in der  Miniatursteuerer-Kabellosversammlung als Eröffner einer 
Spalte zur Sprachhygiene im technischen Bereich!

guest...Rainer schrieb:
> Ja, Schließen ist angesagt, denn es werden ja alle möglichen
> Lösungen
> des Problems vom TO abgelehnt. Statt dessen versteift er sich auf die
> Idee, dass der Hersteller ihm mitteilen wird, wie man seine Bauteile
> außerhalb der Spezifikationen einsetzt und sie trotzdem nicht zerstört.
> Und nicht vergessen, dem Hersteller mitzuteilen, dass Nachbestellungen
> defekter Teile absolut kein Problem ist :-)
> Gruß Rainer

Ich war NIE! auf der Suche nach einer alternativen Lösung und habe das 
so ziemlich in jedem Beitrag mindestens einmal betont. Ich will wissen 
welche Effekte im Halbleiter auftreten und keine sinnlosen Diskussionen 
über die Sinnhaftigkeit der Gesetze, geltende Industriestandards, 
Gewährleistungsrecht oder Deutsche/Englische Grammatik.

Sofern bin es nicht ich der nicht die "Lösungen" akzeptieren will 
sondern das Forum welches partout nicht auf meine Fragestellung 
antworten will/kann. Auch wenn das manche anders sehen oder dies 
zumindest behaupten.

Gruss Michael

Michael M. schrieb:
> Michael S. schrieb:
>> Sind in dem verwendeten Modul also weniger als 1cm³ Silizium verbaut,
>> kann man an dieser Stelle schon aufhören und auch leicht begründen,
>> warum es nicht gehen kann.
>> Ist deutlich mehr Silizium verbaut, muss man tiefer gehen und dann wird
>> es komplex.
>
> Vielen Dank für deine Berechnungen. Diese habe ich am Anfang auch
> durchgeführt und dabei (10us Puls) erwärmt sich der IGBT um 25K.

Wieviel 10µs-Pulse brauchst Du, um die 140J zu verheizen? Bei jedem 
weiteren Puls, steigt die Temperatur um weitere 25k. Nach spätestens 6 
Pulsen ist der IGBT dann kaputt.

Mit einer nennenswerten Kühlung zwischen den Pulsen brauchst Du bei den 
Leistungen nicht zu rechnen.
140J in 10ms sind immerhin 14kW. Selbst bei einer extremst guten 
Kühlanbindung von 0,1k/W würde sich am Wärmewiderstand eine 
Temperaturdifferenz von 1400K ausbilden.

Michael

Michael M. schrieb:
> Ja die IGBT`s können weit schneller eingeschalten werden. Naja wenn
> zwischen den Pulsen genügend Zeit liegt, dann verteilt sich die
> Temperatur und es entstehen zwar wärmere und kältere Stellen aber keine
> hotspots welche den IGBT zerstören.

Du erwähntest, dass Du Thermosimulationen machen kannst.
Dann kannst Du sicher auch simulieren, wie lange so ein 
Ausgleichsprozess dauert.
Aus dem Bauch raus bin ich da sehr pessimistisch und würde da schätzen, 
dass Du da ganz schnell im 1-2stelligen Millisekundenbereich liegst.

Michael

Michael S. schrieb:
> Wieviel 10µs-Pulse brauchst Du, um die 140J zu verheizen? Bei jedem
> weiteren Puls, steigt die Temperatur um weitere 25k. Nach spätestens 6
> Pulsen ist der IGBT dann kaputt.
>
> Mit einer nennenswerten Kühlung zwischen den Pulsen brauchst Du bei den
> Leistungen nicht zu rechnen.
> 140J in 10ms sind immerhin 14kW. Selbst bei einer extremst guten
> Kühlanbindung von 0,1k/W würde sich am Wärmewiderstand eine
> Temperaturdifferenz von 1400K ausbilden.

Die abgeführte Wärme ist tatsächlich nahezu null, jedoch verteilt diese 
sich wesentlich schneller im inneren von dem Modul auf die ganzen 
Wärmekapazitäten. Grössere Module haben  einige mm starke Kupferplatten 
zur Wärmespreizung eingebaut. Diese kann die Energie locker aufnehmen. 
Zudem gibt es noch einige weitere Wärmekapazitäten direkt am Chip.

Angenommen das Modul ist vor dem Entladevorgang kalt und der Chip wird 
dann auf 150°C "aufgeheizt", dann sinkt die Chiptemperatur laut 
Simulation mit 0.3K/us. Auch wenn thermische Simulationen im Chip sehr 
ungenau sind gegen sie dennoch einen groben Richtwert vor.
Bei bereits von beginn an heißem Modul müsste die Abkühlzeit 
entsprechend verlängert werden.

Dennoch hast du vollkommen Recht. Die Energie wird größtenteils erst 
nach abgeschlossenem Entladevorgang an den Kühlkörper abgegeben.

Vielen Dank und Gruß,
Michael

Hallo Michael M,

ich habe seit kurzen eine Firma, die sich mit solchen 
thermisch-elektrischen Problemen beschäftigt. In deinem Fall benötigt 
man eigentlich eine transiente thermische Impedanzmessung von deinem 
IGBT. Aus dieser Messung kann man die thermischen RC-Glieder 
extrahierten (Forster-Netzwerk)und in LTSpice einbinden. Nur so kommst 
du dann auf realistische Temperaturwerte. Solche Messdaten habe ich von 
einem 3-Level-650V/300A-Modul. Welches Modul verwendest du ?, vielleicht 
kann ich dir helfen.

Gruß Walter

Michael M. schrieb:
> Die abgeführte Wärme ist tatsächlich nahezu null, jedoch verteilt diese
> sich wesentlich schneller im inneren von dem Modul auf die ganzen
> Wärmekapazitäten. Grössere Module haben  einige mm starke Kupferplatten
> zur Wärmespreizung eingebaut. Diese kann die Energie locker aufnehmen.
> Zudem gibt es noch einige weitere Wärmekapazitäten direkt am Chip.
>
> Angenommen das Modul ist vor dem Entladevorgang kalt und der Chip wird
> dann auf 150°C "aufgeheizt", dann sinkt die Chiptemperatur laut
> Simulation mit 0.3K/us. Auch wenn thermische Simulationen im Chip sehr
> ungenau sind gegen sie dennoch einen groben Richtwert vor.
> Bei bereits von beginn an heißem Modul müsste die Abkühlzeit
> entsprechend verlängert werden.

Wenn Du die Möglichkeit hast, Thermosimulationen zu machen, dann 
simuliere doch einfach Deine aufeinanderfolgenden 10us-Pulse mit den von 
Dir angedachten Abständen. Da müsste man ja schon sehr gut sehen, ob man 
hinkommt, ohne jemals in die Nähe von 150°C zu kommen.
Wenn's bei ideal gleichverteiltem Wärmeeintrag in die Chipfläche dann 
noch grün ist, dann sollte man das mal mit punktuellerem Eintrag z.B. an 
den Bonddrähten probieren und vielleicht auch mal mit leichter 
Hotspot-Bildung simulieren. Berücksichtige dabei aber auch, das die 
Verlustleistung wohl auch vertikal gesehen vermutlich nicht 
gleichverteilt anfällt.

Außerdem könnte man mal versuchen zu berechnen, wie viel der 140J man in 
z.B. 10ms vom Hableiter in's Kupfer abgeleitet bekommt, wenn dieses 
schon auf normale Betriebstemperatur vorgeheizt ist. Die 0,3K/us hat man 
ja nur bei hoher Temperaturdifferenz. Die Rate müsste ähnlich einer 
e-Funktion abnehmen.

Dann solltest Du Dich mal schlau machen, welche nicht-thermischen 
Effekte zur Zerstörung führen könnten. Gibt es beim IGBT so Dinge wie 
Latchup oder Second breakdown? Ich bin da kein Experte und kann Dich nur 
draufstoßen aber nichts konkretes zu sagen.

Bei diesen ganzen Gedanken geht's nur darum, ein Gefühl dafür zu 
bekommen, ob es überhaupt gehen könnte. Eine definitive Aussage wird man 
da aber kaum treffen können, ohne auch ausführliche Versuche mit 
Statistik zu machen.

Michael

Hallo Al3ko,

> Misst du auch innerhalb der Module, wie und wo Hotspots entstehen?

nein, ich betreibe das Modul bei der Zth-Messung in der Durchlaßphase
(Erklärung: www.zth-messtechnik.de). Da die IGBT-Chips in der Regel ab 
einen bestimmten Durchlaßstrom einen pos. Temperaturkoeffizient haben 
symmetrieren sich die Ströme, es kommt in dieser Phase zu keinem 
Hotspot.
(die parallelen Chips in den Modulen sind immer vorselektiert, wie 
Gateeinsatzspannung, Durchlaßspannung u.s.w).

Bei Strom-Überlast oder Überspannung = statischer Hotspot
Bei unterschiedlichen Gateeinsatzspannungen im Modul = dynamischer 
Hotspot während dem Schalten.


> Linearbetrieb

wie oben beschrieben,

Ich habe vor ca. 15 Jahren eine elektr. Last mit einem IGBT-Modul 
1200V/1000A und einem Hochleistungswasserkühler gebaut. Imax=10A, 
Umax=600V mit Sicherungsautomaten, funktioniert immer noch !

Gruß Walter

Walter (www.zth-messtechnik.de) schrieb:
> In deinem Fall benötigt
> man eigentlich eine transiente thermische Impedanzmessung von deinem
> IGBT. Aus dieser Messung kann man die thermischen RC-Glieder
> extrahierten (Forster-Netzwerk)und in LTSpice einbinden. Nur so kommst
> du dann auf realistische Temperaturwerte.

Ich bezweifle, dass dieses Verfahren für diese kurzen Transienten 
tauglich ist, bei denen es um eine dreidimensionale Wärmeausbreitung im 
Millimeterbereich geht.
Ich glaube nicht, dass man das mit einem limplen LT-Spice-Netzwerk genau 
genug abbilden kann, ohne dass die Komplexität explodiert.

Eine Thermosimulation auf FEM-Basis sollte da das deutlich bessere 
Werkzeug sein.

Michael

Walter (www.zth-messtechnik.de) schrieb:
> Hallo Michael M,
>
> ich habe seit kurzen eine Firma, die sich mit solchen
> thermisch-elektrischen Problemen beschäftigt. In deinem Fall benötigt
> man eigentlich eine transiente thermische Impedanzmessung von deinem
> IGBT. Aus dieser Messung kann man die thermischen RC-Glieder
> extrahierten (Forster-Netzwerk)und in LTSpice einbinden. Nur so kommst
> du dann auf realistische Temperaturwerte. Solche Messdaten habe ich von
> einem 3-Level-650V/300A-Modul. Welches Modul verwendest du ?, vielleicht
> kann ich dir helfen.
>
> Gruß Walter

Hallo Walter,

das ganze klingt sehr interessant. Die transiente thermische 
Impedanzmessung hat bereits der Hersteller für uns durchgeführt :-)
Für meine Simulation habe ich allerdings die Geometrie von dem Modul, 
die Wärmekapazitäten und die Wärmeleitfähigkeit in ein Cauer Modell 
eingebunden.
Dies schien mir die einfachste Lösung, da die genauen Abmessungen der 
einzelnen Schichten sowie die spezifischen Parameter bereits angegeben 
waren.
Ist das Forster Modell dem Cauer so stark überlegen?

Gruss, Michael


Michael S. schrieb:
> Wenn Du die Möglichkeit hast, Thermosimulationen zu machen, dann
> simuliere doch einfach Deine aufeinanderfolgenden 10us-Pulse mit den von
> Dir angedachten Abständen. Da müsste man ja schon sehr gut sehen, ob man
> hinkommt, ohne jemals in die Nähe von 150°C zu kommen.
> Wenn's bei ideal gleichverteiltem Wärmeeintrag in die Chipfläche dann
> noch grün ist, dann sollte man das mal mit punktuellerem Eintrag z.B. an
> den Bonddrähten probieren und vielleicht auch mal mit leichter
> Hotspot-Bildung simulieren. Berücksichtige dabei aber auch, das die
> Verlustleistung wohl auch vertikal gesehen vermutlich nicht
> gleichverteilt anfällt.

Das habe ich gemacht und das ganze scheint mir sehr vielversprechend. 
Hotspots o.Ä. habe ich allerdings noch nicht simuliert. Bin mir auch 
nicht sicher ob das noch sinnvoll ist, da man einer ohnehin schon 
fragwürdigen Simulation noch weitere Unbekannte hinzufügt. Zum Beispiel 
habe ich keine Ahnung von den Abmessungen eines hotspots. Auf welche 
Fläche konzentriert sich hierbei der Strom?


Michael S. schrieb:
> Außerdem könnte man mal versuchen zu berechnen, wie viel der 140J man in
> z.B. 10ms vom Hableiter in's Kupfer abgeleitet bekommt, wenn dieses
> schon auf normale Betriebstemperatur vorgeheizt ist. Die 0,3K/us hat man
> ja nur bei hoher Temperaturdifferenz. Die Rate müsste ähnlich einer
> e-Funktion abnehmen.

Das muss ich auf jeden Fall noch machen, allerdings kann ich mir diese 
Arbeit sparen wenn der IGBT bereits bei kaltem Modul zerstört wird :-)

Ja denke ich auch aber da ich nur eine Temperaturmessung im Modul habe 
und somit nicht die Temperaturaufteilung zwischen den einzelnen 
Schichten kenne werde ich thermisch weit unter das Maximum gehen müssen.


Michael S. schrieb:
> Dann solltest Du Dich mal schlau machen, welche nicht-thermischen
> Effekte zur Zerstörung führen könnten. Gibt es beim IGBT so Dinge wie
> Latchup oder Second breakdown? Ich bin da kein Experte und kann Dich nur
> draufstoßen aber nichts konkretes zu sagen.

Das versuche ich seit nunmehr 70 Beiträgen zu klären :-)
Latchup gibt es sobald eine Stelle von dem Silizium zu heiß wird (habe 
mal was von ~230°C gelesen, bin mir aber nicht mehr sicher). Dann zündet 
ein parasitärer Thyristor und der Zwischenkreis wird ganz schnell 
entladen. Zu schnell.
Einen second order breakdown sollte es nach meinem Wissen nicht geben.


Michael S. schrieb:
> Bei diesen ganzen Gedanken geht's nur darum, ein Gefühl dafür zu
> bekommen, ob es überhaupt gehen könnte. Eine definitive Aussage wird man
> da aber kaum treffen können, ohne auch ausführliche Versuche mit
> Statistik zu machen.

Ich muss auch etliche Versuche durchführen. Ich brauche zum Schluss aber 
eine Erklärung wieso es funktioniert oder eben nicht funktioniert.


Al3ko -. schrieb:
> Module haben für gewöhnlich mehrere Chips parallel geschaltet, um so
> mehr Strom führen zu können. Gerade im Linearbetrieb würde mich die
> Stromaufteilung interessieren.

Du liest ja doch noch mit :-)
Die Hersteller oder zumindest die Techniker geben teilweise sehr 
detailliert Auskunft wenn man konkrete Fragen stellt. Würde einfach mal 
mehrere Hersteller anschreiben.
Alternativ Chip "decappen" und mit der Wärmebildkamera den Linearbetrieb 
beobachten. Wäre bestimmt sehr interessant.


Walter (www.zth-messtechnik.de) schrieb:
> Ich habe vor ca. 15 Jahren eine elektr. Last mit einem IGBT-Modul
> 1200V/1000A und einem Hochleistungswasserkühler gebaut. Imax=10A,
> Umax=600V mit Sicherungsautomaten, funktioniert immer noch !

Mit nur einem Modul? Umax und Imax gleichzeitig?
Da du die Last vor 15 Jahren gebaut hast könnte es sein das du noch 
eines der "linearbetrieb- geeigneteren Module" verwendet hast. Weisst du 
noch zufällig den Typ welchen du verbaut hast?

Beste Grüsse, Michael

Michael S. schrieb:
> Ich bezweifle, dass dieses Verfahren für diese kurzen Transienten
> tauglich ist, bei denen es um eine dreidimensionale Wärmeausbreitung im
> Millimeterbereich geht.
> Ich glaube nicht, dass man das mit einem limplen LT-Spice-Netzwerk genau
> genug abbilden kann, ohne dass die Komplexität explodiert.
>
> Eine Thermosimulation auf FEM-Basis sollte da das deutlich bessere
> Werkzeug sein.

Bin in Kontakt mit dem Hersteller und selbst dieser Zweifelt an der 
Brauchbarkeit seiner Simulation (Wie er simuliert ist mir nicht 
bekannt).

Selbst wenn ich eine hochgenaue FEM Simulation habe würde, wäre diese 
komplett unbrauchbar wenn ich:
-nur ungenügend genaue Parameter habe
-ganze Effekte vernachlässige (Diese suche ich noch)

Mir ging es mit meiner Simulation (Cauer Modell in LTspice) in erster 
Linie um eine Abschätzung von den Ruhezeiten zwischen den einzelnen 
Pulsen.

Gruss,
Michael

Falk B. schrieb:
> @Michael M. (Gast)
>
>>Das versuche ich seit nunmehr 70 Beiträgen zu klären :-)
>
> Jaja.

Etwa nicht?

>>Latchup gibt es sobald eine Stelle von dem Silizium zu heiß wird (habe
>>mal was von ~230°C gelesen, bin mir aber nicht mehr sicher).
>
> Der Herr belieben zu scherzen. Bei 230°C schmunzelt ein IGBT noch.
> Leistungshalbleiter können sich selber auslöten, ohne kaputt zu gehen,
> auch wenn das natürlich kein erstrebenswerter Arbeitspunkt ist.

Nein mir beliebt es nicht zu scherzen. Bei Mosfets sowie Bipolaren habe 
ich auch schon sich selbst-auslötenden Exemplare gesehen welche 
anschließend noch mehr oder weniger gut funktioniert haben.
Bei IGBT`s hingegen nicht. Zitat:
"However, IGBT will not immediately fail even the
junction temperature exceed the rated temperature. Until
reaching the intrinsic temperature (about 250°C for the doped
silicon), further rise in junction temperature would lead to
exponential increase in the carrier concentration and thermal
runaway." 
[http://www.tf.uni-kiel.de/etit/LEA-download/publications/2013/Catastrophic_Failure_and_Fault_Tolerant_Design_of_IGBT_Power_Electronic_Converters_An_Overview.pdf]

>>Dann zündet
>>ein parasitärer Thyristor und der Zwischenkreis wird ganz schnell
>>entladen. Zu schnell.
>
>>Einen second order breakdown sollte es nach meinem Wissen nicht geben.
>
> Dein Wissen ist auch hier überau unvollständig.

Da ich selber keine Halbleiter entwickle, kann ich nur nachsagen was mir 
sämtliche Dozenten, der Hersteller und Kollegen sagen.
Da dein Wissen anscheinend vollständig ist, sei bitte so nett und erklär 
mir die auftretenden Effekte.


> Kauf dir ne Tüte kleine IGBTs im TO220 Gehäuse, irgendwelche 20A-30A
> Typen. Dann teste die mal mit proportional verkleinerten Strömen und
> hohen Spannungen im Linearbetrieb und staune. Been there, done that.

Was nützt mich denn ein Test unter komplett anderen Bedingungen?
Zudem erwähne ich nunmehr zum unzähligsten mal, dass ich anstelle von 
dauerhaftem Linearbetrieb einen Pulsbetrieb mit verringerter 
Gatespannung umsetzen möchte.
Wäre wünschenswert wenn sich das Rudel von "rumhacken wo es nur geht" 
nach "helfen wo ich kann" verändert.

Beste Grüsse,
Michael

Michael M. schrieb:
> Latchup gibt es sobald eine Stelle von dem Silizium zu heiß wird

Das ist Blech, Latchup gibt es weil Substratströme fließen, die einen 
parasitären Transistor zünden.


Walter (www.zth-messtechnik.de) schrieb:
> die parallelen Chips in den Modulen sind immer vorselektiert, wie
> Gateeinsatzspannung, Durchlaßspannung u.s.w

Das ist zwar richtig, trotzdem gibt es einen großen Mismatch zwischen 
den Zellen. Gerade im Linearbetrieb wird höchstwahrscheinlich ein 
einzelner Die den gesamten Strom führen dürfen. -> Hotspot -> Tot wenn 
zu viel Leistung.

Erik schrieb:
> Michael M. schrieb:
>> Latchup gibt es sobald eine Stelle von dem Silizium zu heiß wird
>
> Das ist Blech, Latchup gibt es weil Substratströme fließen, die einen
> parasitären Transistor zünden.

Und wieso fließen Substratströme? Weil es zu heiß ist und dadurch (zu) 
viele freie Ladungstäger entstehen.

> Walter (www.zth-messtechnik.de) schrieb:
>> die parallelen Chips in den Modulen sind immer vorselektiert, wie
>> Gateeinsatzspannung, Durchlaßspannung u.s.w
>
> Das ist zwar richtig, trotzdem gibt es einen großen Mismatch zwischen
> den Zellen. Gerade im Linearbetrieb wird höchstwahrscheinlich ein
> einzelner Die den gesamten Strom führen dürfen. -> Hotspot -> Tot wenn
> zu viel Leistung.

Ein kompletter die wird nie als hotspot bezeichnet.

Michael M. schrieb:
> Und wieso fließen Substratströme? Weil es zu heiß ist und dadurch (zu)
> viele freie Ladungstäger entstehen.

Ja bei Silizium ab 150 Grad, siehe max. Temperatur Angabe.
Ansonsten noch zu hohe Spannungen.

Michael M. schrieb:
> Ein kompletter die wird nie als hotspot bezeichnet.

Und das ändert an meiner eigentlichen Aussage was?

Erik schrieb:
> Michael M. schrieb:
>> Und wieso fließen Substratströme? Weil es zu heiß ist und dadurch (zu)
>> viele freie Ladungstäger entstehen.
>
> Ja bei Silizium ab 150 Grad, siehe max. Temperatur Angabe.
> Ansonsten noch zu hohe Spannungen.

Die Temperaturangabe ist dazu da um eine gewisse Lebensdauer und 
Zuverlässigkeit zu erreichen. Bei 151°C ist der Halbleiter noch lange 
nicht kaputt. Wie Falk Brunner (falk) bereits geschrieben hat, kann sich 
ein Halbleiter von selber auslöten ohne dabei kaputt zu gehen.

Substratströme fließen immer (über 0K. Nicht das jetzt wieder einer 
kommt..)
Die kritische Tempertatur ab der jedoch Latch up auftreten kann liegt 
laut Quelle bei ~250°C.

> Michael M. schrieb:
>> Ein kompletter die wird nie als hotspot bezeichnet.
>
> Und das ändert an meiner eigentlichen Aussage was?

Die Richtigkeit.
Dass es einen mehr oder weniger großen Missmatch zwischen zwei 
parallelen Chips gibt ist völlig richtig. Dieser wird dann auch den 
Großteil von dem Strom übernehmen und dadurch vielleicht auch überhitzen 
und kaputt gehen. Das ganzer hat jedoch nichts mit hotspots zu tun.

Hallo,

Chip-/Halbleiterhersteller können heute IGBTs herstellen ohne grossen 
Missmatch, zw. das Modul von Infineon: FF1800R17IP5, Ipuls = 3600A bei 
mindesten 100000 Schaltzyklen, bei einen Missmatch fliegt dir das um die 
Ohren

Gruß Walter

Michael M. schrieb:
> Walter (www.zth-messtechnik.de) schrieb:
>> Ich habe vor ca. 15 Jahren eine elektr. Last mit einem IGBT-Modul
>> 1200V/1000A und einem Hochleistungswasserkühler gebaut. Imax=10A,
>> Umax=600V mit Sicherungsautomaten, funktioniert immer noch !
>
> Mit nur einem Modul? Umax und Imax gleichzeitig?
> Da du die Last vor 15 Jahren gebaut hast könnte es sein das du noch
> eines der "linearbetrieb- geeigneteren Module" verwendet hast. Weisst du
> noch zufällig den Typ welchen du verbaut hast?
>
> Beste Grüsse, Michael

Hallo Michael M,

dein Zth-Diagramm vom Hersteller kannst du vergessen. Es beginnt in der 
Zeitachse erst ab 1ms, da ist thermisch auf Chip-Ebene schon alles 
vorbei.
(die können es wahrscheinlich nicht besser !)

Ich habe mich bei der Zth-Messung auf sehr kurze Zeiten spezialisiert, 
um  die thermischen Eigenschaften der Modulschichten Silizium, Alu, 
Bondfuß und Chip-Lot zu erfassen.

Hier ein Beispiel für deine Simulation:
IGBT in einem 3-Level-Modul, 650V / 300A,
Erster Meßpunkt = 11,6us !!!

Ob du jetzt Forster oder Cauer verwendest, ist in der Simulation egal.


Protokoll:

Verlustleistung (therm. Gleichgewicht) = 197,642W

Ta(Meßk.) = 20,01°C         Ta(Auswertk.) = 20,02°C
Tj(Meßk.) = 79,89°C         Tj(Auswertk.) = 79,96°C

Rthja(Meßk.) = 0,302960K/W  Rthja(Auswertk.) = 0,303243K/W

Erster Meßpunkt = 1,1600e-05s, letzter Meßpunkt = 1,0000e02s

Partialbruch-Netzwerk (Foster):
Rj, Cj, und Tau-Werte ab t(0)
Rj (K/W)     Cj (J/K)     Tau (s)
0,004935167  0,033009211  0,000162906
0,007114730  0,151417630  0,001077296
0,046495885  0,460781197  0,021424430
0,081648098  1,255806536  0,102534215
0,064384499  9,551642969  0,614977744
0,081333058  50,08475314  4,073546140
0,017386635  998,0114096  17,35206054

äquivalentes Kettenbruch-Netzwerk (Cauer):
Rj, Cj, und Tau-Werte ab t(0)
Rj (K/W)     Cj (J/K)     Tau (s)
0,008320784  0,025005617  0,000208066
0,013107496  0,103363361  0,001354835
0,080044158  0,225281453  0,018032464
0,068872043  1,326128723  0,091333194
0,064407794  9,841681133  0,633880971
0,059355888  58,13229820  3,450494152
0,009189911  1795,811825  16,50335080


Viel Spaß beim Simulieren
Gruß Walter

Hallo Michael M,

bin nicht mehr in dieser Firma (Vorruhestand),
aber mit dem FF1800R17IP5-Modul würde es genauso gehen,

Gruß Walter

Schau dir doch mal den IKW40N120H3 an.

ICPuls mit 160A. Laut SOA im DC Betrieb < 1A. Irgendwelche Pulse im us 
Bereich irgendwo dazwischen, aber eher im zweistelligen A Bereich.


Das deckt sich auch grob mit:

Walter (www.zth-messtechnik.de) schrieb:
> eine elektr. Last mit einem IGBT-Modul
> 1200V/1000A und einem Hochleistungswasserkühler gebaut. Imax=10A


Du schriebst aber bereits:
- dass du solche Angaben in deinem Datenblatt nicht hast (Hersteller 
fragen wohl auch nicht)
- dein Treiber keinen Strom begrenzen kann
- du deine IGBT nicht ändern kannst/willst/darfst


Was wir bereits wissen:
- IGBT muss mal als mismatchende Einzelteile betrachten
- Tj ist endlich
- Ptot ist endlich
- sie sind ein grosser Klumpen Metall mit etwas Wärmekapazität

Wo soll die Reise denn noch hingehen?

Walter (www.zth-messtechnik.de) schrieb:
> Ich habe mich bei der Zth-Messung auf sehr kurze Zeiten spezialisiert,
> um  die thermischen Eigenschaften der Modulschichten Silizium, Alu,
> Bondfuß und Chip-Lot zu erfassen.

Hallo Walter,

Klingt sehr interessant für meine Anwendung. Werde dich bei Bedarf 
kontaktieren.


Walter (www.zth-messtechnik.de) schrieb:
> bin nicht mehr in dieser Firma (Vorruhestand),
> aber mit dem FF1800R17IP5-Modul würde es genauso gehen,


Das Modul ist vergleichbar mit meinem. Insofern bestärkt mich das, dass 
Vorhaben entgegen vieler Meinungen in diesem Forum zu verwerfen.

Leider kann ich die Gatespannung nicht regeln. Stattdessen könnte ich 
den Linearbetrieb auf eine sehr kurze Dauer beschränken (10us) und 
danach eine entsprechende Zeit auskühlen lassen. Siehst du hierbei ein 
Problem?

Beste Grüsse,
Michael

Erik schrieb:
> Schau dir doch mal den IKW40N120H3 an.
>
> ICPuls mit 160A. Laut SOA im DC Betrieb < 1A. Irgendwelche Pulse im us
> Bereich irgendwo dazwischen, aber eher im zweistelligen A Bereich.

Wow. Eines der wenigen IGBT Datenblätter mit DC SOA.
Dieser IGBT kann IC=40A und für 10us hält er ~85A @ 800V. Mein IGBT kann 
IC=400A und sollte somit 400A für 10us ebenfalls aushalten können oder?


Erik schrieb:
> Du schriebst aber bereits:
> - dass du solche Angaben in deinem Datenblatt nicht hast (Hersteller
> fragen wohl auch nicht)
Ich stehe in Kontakt mit dem Hersteller. Habe allerdings noch keine DC 
SOA bzw. 10us SOA bekommen, da wir gerade noch bei den 
Siliziumwürfelberechnungen und dem thermischen Modell von weiter oben 
stehen.

> - dein Treiber keinen Strom begrenzen kann
Nein leider nicht. Allerdings kann ich eine bestimmte Gatespannung 
anlegen und dann begrenzt sich der Strom von selbst. Das ganze hat 
natürlich eine riesen Toleranz aber sollte dennoch mit genügend 
Sicherheitsreserve machbar sein.

> - du deine IGBT nicht ändern kannst/willst/darfst
kannst. Es gibt ein Gerät und ich muss eine Zwischenkreisentladung 
implementieren.

Erik schrieb:
> Wo soll die Reise denn noch hingehen?

Bestenfalls bis zu einer erfolgreichen Umsetzung :-)
Beste Grüsse,
Michael

Was du da schreibst, habe ich schon weiter oben beschrieben, ist nichts 
neues.

>nein, ich betreibe das Modul bei der Zth-Messung in der Durchlaßphase
>(Erklärung: www.zth-messtechnik.de). Da die IGBT-Chips in der Regel ab
>einen bestimmten Durchlaßstrom einen pos. Temperaturkoeffizient haben
>symmetrieren sich die Ströme, es kommt in dieser Phase zu keinem
>Hotspot.
>(die parallelen Chips in den Modulen sind immer vorselektiert, wie
>Gateeinsatzspannung, Durchlaßspannung u.s.w).

Falk B. schrieb:
> Ich schon, da gläzte das Lötzinn und die Bauteile fingen fast an zu
> schwimmen ;-)

Und haben danach weiterhin funktioniert?
Meine haben danach immer einen Kurzschluss

Falk B. schrieb:
> IGBTs haben sehr wohl einen Durchbruch 2. Ordnung.

"Like the power MOSFET, the IGBT does not exhibit the secondary 
breakdown phenomenon common to bipolar transistors." 
[http://electrical-engineering-portal.com/insulated-gate-bipolar-transistor-igbt] 
Laut dieser und einigen anderen Quellen jedoch nicht. Gibt es da 
ebenfalls verschiedene Typen oder wi soll ich das verstehen?


Falk B. schrieb:
> Vielleicht um dir eine REALE Vorstellung von den prinzipiellen
> Zusammenhängen REAL vor Augen zu führen? Papier und Simulationen sind
> geduldig.

Aber für das reale Verhalten muss ich auch die realen IGBT`s verwenden.
Es hat keinerlei Aussagekraft einen Test mit einem 30A IGBT 
durchzuführen und daraus auf einen 400A IGBT zu schließen.

Die Temperaturwechsel sind kritisch wegen den auftretenden mechanischen 
Spannungen. Die 30K Temperaturhub sind durchaus eine starke Belastung, 
dürften aber noch im möglichen liegen.

Falk B. schrieb:
> Und "wir" wiederholen zum unzähligsten + 1 Mal, daß du auch damit einen
> IGBT ganz fix kaputt bekommst. Erstens weil die Einzelzellen auf einem
> IC weglaufen und einen hot spot bilden und zweitens weil du viel Zuviel
> Energie in zu kurzer Zeit in den IC pumpem willst und den damit
> thermisch zerstörst

Laut Hersteller hält er es aus! Die Einzelzellen laufen nicht weg (habe 
zudem nie gesagt, dass er aus Einzelzellen besteht), da bei Vge>9V ein 
POSITIVES Temperaturverhalten auftritt und der Strom sich somit 
ausgleicht.
Die Dauer der Abkühlzeit ist ja noch durchaus flexibel. Nur die 10us 
Pulse sind fixiert und in dieser erwärmt sich der Chip laut Hersteller 
um 30K.


Falk B. schrieb:
> Wenn der Kandidat permanent "aber ich will trotzdem" sagt?

Falle somit wohl in die Kategorie motivierter Ingenieur ;-)
Alle von euch genannten Effekte treffen nicht auf meine Anwendung zu. 
Deshalb will ich (noch) nicht aufgeben.

Falk B. schrieb:
> Und schon wieder einer, der Schaltbetrieb nicht von Linearbetrieb
> unterscheiden kann. Denn im Schaltbetrieb UND dem richtigen IGBT-Typ
> (NPT) symmetrieren sich die Ströme automatisch, weil dann die
> Sättigungsspannung der IGBT-Zellen einen positiven
> Temperaturkoeefizienten hat, genauso wie der R_DS_ON von MOSFETs.

Genau auf diese Thematik versuche ich seit etlichen Posts hinzuweisen. 
Ein Schaltbetrieb mit reduzierter Gatespannung != Linearbetrieb
Deshalb weiß ich nicht wieso es nicht möglich sein sollte


Falk B. schrieb:
> Dumm nur, daß der Durchlaßstrom mit positivem Temperaturkoeffizienten
> verdammt hoch liegt und im Linearbetrieb bei hohen Spannungen nur bei
> SEHR kurzen Pulsen machbar ist.

Habe ich schon sehr weit oben geschrieben, dass der Durchlassstrom in 
meinem Fall >350A betragen würde.
Eine Einschaltzeit von 10us würde ich in diesem Fall auch als SEHR kurz 
betrachten.
Wo liegt dann noch ein Problem?

Beste Grüsse,
Michael

Michael M. schrieb:
> Selbst wenn ich eine hochgenaue FEM Simulation habe würde, wäre diese
> komplett unbrauchbar wenn ich:
> -ganze Effekte vernachlässige

Die Wärme entsteht nicht im ganzen Chip verteilt, sondern nur in der 
Sperrschicht.

Ich bin der Meinung, Du wurdest losgeschickt, den Siemens Lufthaken zu 
holen.

Falk B. schrieb:
> Unsinn. Im Schaltbetrieb ist die CE-Spannung sehr niedrig, im
> Linearbetrieb nicht! Und genau DAS ist bei dir der Fall! U_CE sind bei
> dir mehrere hundert Volt.

Für Michael M. Ist der Betrieb im Sättigungsstrom bei hohen 
Gate-Spannungen  über der Crossover-Spannung unkritisch. Er nimmt an, 
dass auch im waagerechten Teil des Ausgangskennfeldes des IGBTs keine 
Hotspots auftreten, so lange die Gate-Spannung über der 
Crossover-spannung liegt.

Ob diese Annahme richtig ist, kann ich nicht sagen, aber genau da hakt 
es jetzt bei der Diskussion.

Linearbetrieb = Betrieb im waagerechten Teil des Ausgangskennfeldes, 
also auch beim 10us-Puls mit 350A

Wie wird die Crossover-spannung denn im Datenblatt spezifiziert? Wird 
sie evtl. nur bei einem bestimmten Strom spezifiziert, dann wäre das 
sehr verdächtig.

Michael

Michael M. schrieb:

>
> Genau auf diese Thematik versuche ich seit etlichen Posts hinzuweisen.
> Ein Schaltbetrieb mit reduzierter Gatespannung != Linearbetrieb
> Deshalb weiß ich nicht wieso es nicht möglich sein sollte

Herrgott nochmal - warum machst Du es nicht einfach wenn es Deiner 
Meinung nach eh möglich sein sollte? Irgendwann kommt der Moment wo aus 
dem herumgerede ein reales Einschalten wird.. Mach es.

Anfangs nur mit 100V, dann 200V... und immer mit Stromzange, einer 
schnellen Diffprobe über C/E und einem Oszi, das da mitmacht, also genug 
Speichertiefe, einem Trigger, der nicht herumzickt und ausreichend 
Speichermöglichkeit auf USB oder ins LAN

Und dann das ganze etliche 100k mal - mit 50 IGBTs. Wenn nur einer am 
Ende einer 10k -Serie hoppsgeht... na dann paßt es, so oft wird Dein 
Motor nicht abgeklemmt... wenn auch nur ein bischen mehr passiert... 
Pech gehabt und Ansatz neu überdenken.

>
>
> Falk B. schrieb:
>> Dumm nur, daß der Durchlaßstrom mit positivem Temperaturkoeffizienten
>> verdammt hoch liegt und im Linearbetrieb bei hohen Spannungen nur bei
>> SEHR kurzen Pulsen machbar ist.
>
> Habe ich schon sehr weit oben geschrieben, dass der Durchlassstrom in
> meinem Fall >350A betragen würde.
> Eine Einschaltzeit von 10us würde ich in diesem Fall auch als SEHR kurz
> betrachten.
> Wo liegt dann noch ein Problem?


Kann Dein Treiber überhaupt den IGBT in 10us in den vollständig 
leitenden Modus bringen - und dann auch abschalten? Also den benötigten 
Gatestrom liefern?

Aber was solls, Deine Beharrlichkeit in Ehren, laß endlich die IGBTs zu 
Wort kommen denn die entscheiden wessen Aussagen nun belastbarer sind. 
Und um diesen Test wirst Du nicht herumkommen, egal wie teuer die Teile 
nun sind.

.Du eierst schon seit fast 4 Wochen herum und es steht immer noch 
Aussage von Leuten, die sowas aus gutem Grund nicht machen wollen gegen 
Dein "ich will aber", das leider immer noch nicht mit irgendwelchen 
nachlesbaren pdfs untermauert wird.

frohe Ostertage

MiWi

Al3ko -. schrieb:
> Im konkreten Fall des Linearbetriebes habe ich im ganzen thread noch
> keine Erklärung auf Halbleiterebene gefunden, die erklärt, weshalb es
> nicht geht.

Michael M. schrieb:
> Ich war NIE! auf der Suche nach einer alternativen Lösung und habe das
> so ziemlich in jedem Beitrag mindestens einmal betont. Ich will wissen
> welche Effekte im Halbleiter auftreten und keine sinnlosen Diskussionen
> über die Sinnhaftigkeit der Gesetze, geltende Industriestandards,
> Gewährleistungsrecht oder Deutsche/Englische Grammatik.

Man, der Effekt ist, dass der Halbleiter den Wärmetot stirbt. Das ist 
doch einfach aus den Datenblättern zu ersehen. Du überschreitest einfach 
den zulässigen Betriebsbereich. Wenn das nicht für deine Arbeit reicht, 
dann frage ich mich ernsthaft, in welchem Fachbereich du sitzt!? Und 
wenn du wirklich sowas wie Wärme- und Hotspotsimulation anbringen 
willst, dann solltest du da aber ordentlich Bescheid wissen! (Sicher 
mehr, als ein Forum dir liefern wird :-) Vorschlag: Such dir einen 
fähigen (und willigen) Halbleiterphysiker, der dir mal ein paar 
Grundlagen zitierfähig erklärt. Damit kannst du in deiner Arbeit glänzen 
und zum Beweis, dass es nicht geht, heftest du an den Anhang ein paar 
zerplatzte Module.

Und @Al3ko: Halbleiterebene ist der IGBT, der keinen Linearbetrieb 
kann...Wenn du dir Linear einfach als steuerbaren Widerstand vorstellst, 
dann hast du bei einem bestimmten Widerstand einen Strom und eine 
Spannung, deren Produkt die (max.) Verlustleistung dieses Teils nicht 
überschreiten darf. Im Datenblatt findest du auch normalerweise, wie 
lange du das Ding ungestraft überlasten darfst. Die berühmten linearen 
IGBTs von Toshiba, die hier ja schon erwähnt wurden, hatten Kennwerte 
von 160V/15A und eine Verlustleistung von 120W, wenn ich mich richtig 
erinnere. Man sieht also, dass das weit weg ist, von den hier gestellten 
Anforderungen. Und warum haben die "Schalter" wohl R-ON im unteren 
Milliohm-Bereich??
Trotzdem sehr unterhaltsam, dieser TH...
Gruß Rainer

MiWi schrieb:

> Du eierst schon seit fast 4 Wochen herum und es steht
> immer noch Aussage von Leuten, die sowas aus gutem
> Grund nicht machen wollen gegen Dein "ich will aber",
> das leider immer noch nicht mit irgendwelchen
> nachlesbaren pdfs untermauert wird.

Naja, ich gestehe, die Diskussion entbehrt für den
unvoreingenommenen Betrachter nicht einer gewissen
Komik.

Es geht damit los, dass in meinem Universum die im
ersten Beitrag mitgeteilten Daten
U = 425V,
C = 400µF
wegen

weder 140J noch 70J, sondern 36J je Kondenstor ergeben.

Es geht weiter damit, dass die IGBTs für den Kurzschluss-
strom in Reihe liegen; die Spannung teilt sich also
zwischen den IGBTs auf, und somit auch die Leistung.
(Davon, dass das GENAU halbe-halbe passiert, habe ich
nix gesagt.)
Durch die verminderte Spannung rutscht man im SOAR weiter
nach links, was etwas höhere Ströme bei derselben Zeit
ermöglicht.

Drittens sind bei mir

Die Pulsdauer liegt also selbst bei dem angenommenen
Entladestrom von 350A (und gleichmäßiger Entladung)
schon deutlich unter der angenommen einen Millisekunde.

Wenn, viertens, selbst 1100A (für 10µs) noch in der
SOAR liegen, verkürzt sich die Zeit (für angenommenen
konstanten Entladestrom) weiter auf unter 80µs.
Das mag immer noch zuviel sein, klingt aber schon
deutlich realistischer als 1000µs.

Fünftens wäre zu fragen, wie hoch der Spitzenstrom
aufgrund allgegenwärtiger L und R überhaupt werden
kann.

Sechstens stellt sich (mir) die Frage, ob der Strom
infolge Stromsenken-Verhaltens der IGBTs gleichmäßig
fließt, oder ob ohmsche Effekte dominieren, die ein
Absinken des Kurzschlussstromes mit der Zeit bewirken.

Und siebentens wundere ich mich schon, dass zwar Platz
für vergleichsweise riesige IGBTs da ist, aber keiner
für einen Löschthyristor, wie es etwa bei Blitzgeräten
gemacht wird. :)


Frohe Ostern.

Falk B. schrieb:

> Wenn dann ein QUALIFIZIERTER Mensch das Ding
> aufschraubt, gelten selbstverständlich die 5
> Sicherheitsregeln, erst recht bei dicken
> Kondensatoren. Da braucht es im Normalfall keine
> Selbstentladung, die ist eher Luxus.

Das ist m.W. falsch.

Irgendeine Norm sagt, dass die Spannung wimre
innerhalb einer Minute (=60 Sekunden) auf eine
ungefährliche Spannung abgesunken sein muss (!).

Darauf verlassen sollte man sich trotzdem nicht.

guest...Rainer schrieb:

> Man, der Effekt ist, dass der Halbleiter den
> Wärmetot stirbt.

Naja, in Anbetracht dessen, dass es durchaus
Thyristoren im TO247 gibt, die für 100µs 6kA
aushalten, sollte die Frage schon erlaubt sein,
warum Thyristoren das können, deutlich dickere
IGBTs aber nicht.

Hallo, es ist ja schön, dass einige der wohlwollenden Beiträger dem TO 
goldene Brücken bauen wollen, aber man kann doch nicht übersehen, dass 
die Module beim besten Willen nicht die geforderte Leistung bringen 
können! Selbst bei 10µs und erforderlicher Abkühlzeit erreicht die 
Baugruppe keine Entladung unter 1s (von mir geschätzt) und liegt daher 
weit außerhalb des geforderten Zeit- und Arbeitsbereichs des TO...aber 
warum wollen wir uns weiterhin mit Hirngespinsten abgeben? Rund 80% der 
Anfragen in diesem Forum handeln von "mein Transistor stirbt" und bei 
99% der Fälle sind die Grenzdaten des Halbleiters nicht berücksichtigt 
worden. Und genau so ist das hier!!!
Trotzdem Anerkennung für eine 3-stellige Resonanz.
"Ich geb einen aus...ja gut, man hilft wo ma kann" Gerd Dudenhöfer
Gruß Rainer

guest...Rainer schrieb:

> Hallo, es ist ja schön, dass einige der wohlwollenden
> Beiträger dem TO goldene Brücken bauen wollen,

Darum geht's mir gar nicht. Ich bin einfach am Thema
interessiert.

> aber man kann doch nicht übersehen, dass die Module
> beim besten Willen nicht die geforderte Leistung
> bringen können!

Tut mir leid, aber das für mich eben nicht so
offensichtlich.

> Selbst bei 10µs und erforderlicher Abkühlzeit erreicht
> die Baugruppe keine Entladung unter 1s (von mir geschätzt)

???

In einem Elko sind 36Ws.
Da zwei IGBTs in Reihe liegen, teilt sich die Energie
auf zwei Baueile auf.

1100A*212V*77µs = 18Ws.

Nach EINEM EINZIGEN Puls mit 1100A und 77µs Dauer ist
der Elko leer (!!).

Die einzige Frage ist, ob der IGBT 1100A und 212V für
77µs aushält. (Die halbierte Spannung kommt durch die
Reihenschaltung zustande; das Kurzschlussstrom muss
sich durch beide IGBTs durchquälen.)

> und liegt daher weit außerhalb des geforderten Zeit-
> und Arbeitsbereichs des TO...

Das mag ja sein -- aber wo ist der Beleg?

Wenn der IGBT 1100A für 10µs aushält, dann gilt das
schätzungsweise für U_max von 650V.
Bei 212V sollte er somit die 1100A für ca. 30µs aushalten.

Wir diskutieren hier also um einen reichlichen Faktor 2 (!!),
und das ist für mich alles andere als "weit außerhalb"!

Wie hoch ist eigentlich der ESR der Kondensatoren? u.U. verheizt der 
nämlich schon einen signifikanten Anteil der Energie.

Michael

Possetitjel schrieb:
> Nach EINEM EINZIGEN Puls mit 1100A und 77µs Dauer ist
> der Elko leer (!!).
>
> Die einzige Frage ist, ob der IGBT 1100A und 212V für
> 77µs aushält. (Die halbierte Spannung kommt durch die
> Reihenschaltung zustande; das Kurzschlussstrom muss
> sich durch beide IGBTs durchquälen.)

Hi, ich finde es ja gut, dass du weiterhin (richtige) Detailfragen 
durchnimmst, aber ich habe meine Zweifel, dass das die Realität des TO 
trifft. Natürlich wird es IGBTs geben, die 300V/1100A für eine gewisse 
Zeit durchhalten. Aber die vom TO eben ja nicht. Er will das ja deshalb 
auch auf 10µs oder kleiner runterbrechen und hofft, dass er mit ein paar 
"Entladungen" dieser Länge die ganze Energie in höchstens 30ms 
vernichtet hat. Und das ist eben Quatsch. Wenn er zwischen jedem 
Entladepuls ausreichend! lange wartet, dann gehts natürlich. Und 
wiederum gesagt, mit Linearbetrieb hat das eben überhaupt nichts zu tun. 
Aber, wie früher bei der Nachhilfe...nichtsdesto..aber auch..trotz...
Gruß Rainer

Michael S. schrieb:
> Wie wird die Crossover-spannung denn im Datenblatt spezifiziert? Wird
> sie evtl. nur bei einem bestimmten Strom spezifiziert, dann wäre das
> sehr verdächtig.

Das ist der Punkt in der Kennlinie im ersten Beitrag wo sich die Kurven 
scheniden und hängt nur von der Gatespannung ab. Der Strom stellt sich 
dabei lediglich ein. Egal ob dieser von aussen nur auf 10A begrenzt wird 
oder 500A fließen. Das ist auch der Grund weshalb ein dauerbetrieb im 
Schaltbetrieb problemlos möglich ist, ein Linearbetrieb bei 5V 
Gatespannung allerdings nicht.

MiWi schrieb:
> Herrgott nochmal - warum machst Du es nicht einfach wenn es Deiner
> Meinung nach eh möglich sein sollte? Irgendwann kommt der Moment wo aus
> dem herumgerede ein reales Einschalten wird.. Mach es.

Mach ich eh. Muss nur warten bis ich die Software dazu bekomme. Die 
Schaltfolge/ Zeitversätze müssen auch beim Linearbetrieb eingehalten 
werden. Sonst sieht einer die volle Zwischenkreisspannung.
Nichtsdestotrotz muss ich Erfolg sowie Scheitern begründen können.

MiWi schrieb:
> und einem Oszi, das da mitmacht

LeCroy steht bereit

MiWi schrieb:
> Kann Dein Treiber überhaupt den IGBT in 10us in den vollständig
> leitenden Modus bringen - und dann auch abschalten? Also den benötigten
> Gatestrom liefern?

Die Treiber bringen 15A.

MiWi schrieb:
> Aber was solls, Deine Beharrlichkeit in Ehren, laß endlich die IGBTs zu
> Wort kommen denn die entscheiden wessen Aussagen nun belastbarer sind.
> Und um diesen Test wirst Du nicht herumkommen, egal wie teuer die Teile
> nun sind.

Mach ich eh. Leider vorraussichtlich erst in 3 Monaten.. Aber testen 
werde ich es auf jeden Fall.

MiWi schrieb:
> frohe Ostertage

Danke dir auch :-)

guest...Rainer schrieb:
> Man, der Effekt ist, dass der Halbleiter den Wärmetot stirbt.

Wärmetod = Energie. Theoretisch egal wie hoch die Leistung nun ist 
solange die Zeit dementsprechend kurz ist.

guest...Rainer schrieb:
> heftest du an den Anhang ein paar
> zerplatzte Module.

Gute Idee. Werde ich machen ;-)

Possetitjel schrieb:
> Es geht damit los, dass in meinem Universum die im
> ersten Beitrag mitgeteilten Daten
> U = 425V,
> C = 400µF

Muss ich dir recht geben. Die Spezifikationen ändern sich auch dauernd 
auf meiner Seite.. Es sind jetzt 2 mal 800uF in Serie mit je 425V. Das 
ergibt die 140J

Possetitjel schrieb:
> Die Pulsdauer liegt also selbst bei dem angenommenen
> Entladestrom von 350A (und gleichmäßiger Entladung)
> schon deutlich unter der angenommen einen Millisekunde.

Die Kondensatoren können auf Grund der hohen Energie nicht unter einem 
Ruck entladen werden. Somit war der Ansatz das ganze Stückweise zu 
entladen. 10us entladen - Abkühlpause - 10us entladen - Abkühlpause.. 
Bis die Kondensatoren leer sind.

Possetitjel schrieb:
> Wenn, viertens, selbst 1100A (für 10µs) noch in der
> SOAR liegen, verkürzt sich die Zeit (für angenommenen
> konstanten Entladestrom) weiter auf unter 80µs.
> Das mag immer noch zuviel sein, klingt aber schon
> deutlich realistischer als 1000µs.

Habe zudem 3 Module parallel und kann alle verwenden.

Possetitjel schrieb:
> Fünftens wäre zu fragen, wie hoch der Spitzenstrom
> aufgrund allgegenwärtiger L und R überhaupt werden
> kann.

Eigentlich nur der ESR von dem Kondensator und dieser ist sehr klein. Es 
tritt keine nennenswerte Begrenzung auf.


Possetitjel schrieb:
> Und siebentens wundere ich mich schon, dass zwar Platz
> für vergleichsweise riesige IGBTs da ist, aber keiner
> für einen Löschthyristor, wie es etwa bei Blitzgeräten
> gemacht wird. :)

Tja das ist nun mal meine Arbeit :-)

Possetitjel schrieb:
> Frohe Ostern.

Danke dir auch :-)

guest...Rainer schrieb:
> Hallo, es ist ja schön, dass einige der wohlwollenden Beiträger dem TO
> goldene Brücken bauen wollen, aber man kann doch nicht übersehen, dass
> die Module beim besten Willen nicht die geforderte Leistung bringen
> können!

Jedes der drei Module kann 1kW dauerhaft abführen. Dazu kommen noch 
sämtliche Wärmekapazitäten. Für diese sind 140J kaum spürbar.
Wieso ist meine Idee nun sooo weit weg von der Realität? Sorry aber das 
ist mir leider immer noch nicht klar.

guest...Rainer schrieb:
> Selbst bei 10µs und erforderlicher Abkühlzeit erreicht die
> Baugruppe keine Entladung unter 1s (von mir geschätzt) und liegt daher
> weit außerhalb des geforderten Zeit- und Arbeitsbereichs des TO

Angenommen wir vernachlässigen sämtliche Wärmekapazitäten, obwohl wir 
uns wohl alle einig sind, dass diese nahezu vollständig die ganze 
Energie aufnehmen, so können 140J von 3 1kW Modulen theoretisch immer 
noch in 47ms umgesetzt werden.

guest...Rainer schrieb:
> Trotzdem Anerkennung für eine 3-stellige Resonanz.

Tja nun habe ich erst recht den Druck eine funktionierende Lösung zu 
liefern ;-)

Possetitjel schrieb:
> Naja, in Anbetracht dessen, dass es durchaus
> Thyristoren im TO247 gibt, die für 100µs 6kA
> aushalten, sollte die Frage schon erlaubt sein,
> warum Thyristoren das können, deutlich dickere
> IGBTs aber nicht.

Danke. Genau darauf will ich hinaus.

Possetitjel schrieb:
> Wir diskutieren hier also um einen reichlichen Faktor 2 (!!),
> und das ist für mich alles andere als "weit außerhalb"!

Habe ich falsch gepostet. Die Energie ist 140J aber durch Pulsbetrieb 
kann die Leistung ja nahezu beliebig reduziert werden.

Da ich darauf hingewiesen wurde. Vielen Dank an alle für die rege 
Teilnahme an diesem Beitrag und allen frohe Ostern! :-)

guest...Rainer schrieb:
> Natürlich wird es IGBTs geben, die 300V/1100A für eine gewisse
> Zeit durchhalten. Aber die vom TO eben ja nicht.

Stimmt. Meine halten 1200A @600V für 10us aus. Allerdings nur 1k mal..

Michael M. schrieb:
> Stimmt. Meine halten 1200A @600V für 10us aus. Allerdings nur 1k mal..

Hi To, was wirklich interessiert, wäre das "1k mal" und das hast du per 
Wärmesimulation und HotSpotanalyse herausgefunden?
Schade, dass ich schon lange nicht mehr in einem Prüfungsausschuß sitzen 
darf! War manchmal wirklich erheiternd...
Gruß Rainer

"When conduction time increases, the border of SOA (SCSOA) decreases. 
Junction temperature increases instantly during on state, and as a 
result, the maximum possible controllable current decreases. As such, 
short circuit, whose current rises rapidly, must be turned off in a very 
short period of time, and the time from moment short circuit occurs to 
the moment it is turned off is should be within 10us. In addition, soft 
turn-off, which slowly cuts off the short circuit current, is necessary 
as abrupt turn-off leads to a large dv/dt, which increases the 
possibility for a latch-up. Principles of short circuit protection 
circuit design to be added in a gate drive can be summed up as the 
following:

Fault must be detected as soon as possible.

Must suppress fault current to secure more time for the protection 
circuit to respond, and send
the gate off signal as quickly as possible.

Induce soft turn-off to avoid the dangers of turn-off over-voltage."

Quelle:
https://www.fairchildsemi.com/application-notes/AN/AN-9020.pdf

Wenn du in 10 µs die "Nadel" weg hast (Entladekennlinie Kondensator), 
dann erledigt der Rest der Exponentialfunktion der Kennlinie auch gleich 
noch die geforderte weiche Abschaltung des Stromes. ;-)

Du kannst dich auch noch mal bei Google umsehen mit den Suchstrings:

"IGBTs parasitic effects"

"IGBT in border situations"

Leider ist das Internet immer noch ergiebiger, wenn man nach englischen 
Inhalten sucht. ;-)

Ich wünsche dir viel Erfolg!

Ohnehin stellt sich mir die Frage, was das für ein neuentwickeltes 
"KFZ-Antriebssystem" beschriebener Leistungsklasse sein soll, welches 
nicht über eine Primärkreis-Rückspeisung verfügt?

O.K. vermutlich hat da dann eine andere Arbeitsgruppe den Daumen drauf?

Aber warum soll die Energie vollständig in den IGBTs verheizt werden? 
Jeder Kondensator hat eine parasitäre Induktivität sowie 
elektromechanische Resonanzen und die montierten IGBTs bilden eine 
parasitäre Kapazität unter sich und mit der Umgebung. Die Umgebung ist 
gegebenefalls sogar permeabel. Dazu kommen komplexe Impedanzen der 
Leitungsanordnung mit elektromagnetischer Kopplung an die "Umgebung" 
(m.m. sogar Stahlblech?!). Das wäre doch der konkrete Ansatzpunkt. Ziel 
müsste doch hier sein, diese Parameter zu erfassen und konstruktiv zu 
nutzen, indem dann unter Ausnutzung von Resonanzen gezielt Energie 
elektromagnetisch aus der Anordnung abgeführt wird, anstatt teure 
Halbleiter unnötig zu grillen!

... und allen natürlich gute Feiertage und frohe Ostern!

Ekki Loesti schrieb:
> Das wäre doch der konkrete Ansatzpunkt. Ziel
> müsste doch hier sein, diese Parameter zu erfassen und konstruktiv zu
> nutzen, indem dann unter Ausnutzung von Resonanzen gezielt Energie
> elektromagnetisch aus der Anordnung abgeführt wird, anstatt teure
> Halbleiter unnötig zu grillen!

Sorry, aber ich fall um...was denn noch? Habe schon mal gehört, dass 
auch auf dem Mars ein Eimer Wasser umgekippt ist :-)
Nun meinetwegen, schöne Feiertage...und viele geniale Gedankeneier!
Rainer

AgentP schrieb:

> Wenn du in 10 µs die "Nadel" weg hast (Entladekennlinie
> Kondensator), dann erledigt der Rest der Exponential-
> funktion der Kennlinie auch gleich noch die geforderte
> weiche Abschaltung des Stromes. ;-)

In diese Richtung zielte ja meine sechste Frage, ob der
IGBT in diesen Strombereichen Stomsenkenverhalten oder
ohmsches Verhalten hat. Das entscheidet darüber, ob die
Leistung linear oder exponenziell mit der Zeit abfällt.

...ist mir echt schleierhaft, warum ihr nicht einfach aufhört...ich baue 
jeden Tag Hochenergieanwendungen und kann es mir wirklich nicht leisten, 
mit Blödsinn rum zu albern! Es fehlt mir sogar ein kuhler Spruch...also 
mal Morgenstern:

Ein Hase sitzt auf einer Wiese,
des Glaubens, niemand sähe diese.
Doch im Besitze eines Zeißes
betrachtet voll gehaltnen Fleißes
vom vis-à-vis gelegnen Berg
ein Mensch den kleinen Löffelzwerg.
Ihn aber blickt hinwiederum
ein Gott von fern an, mild und stumm.

das wars, Rainer

@"Hochenergie"-Rainer:

Es gienge hier um eine Sendeleistung von wenigen kW!

... und siehe da, denn in gewisser Weis',
schließt sich hier dann doch der Kreis.

guest...Rainer schrieb:
> Hi To, was wirklich interessiert, wäre das "1k mal" und das hast du per
> Wärmesimulation und HotSpotanalyse herausgefunden?

Nein das sagt das Datenblatt ;-)

guest...Rainer schrieb:
> Schade, dass ich schon lange nicht mehr in einem Prüfungsausschuß sitzen
> darf! War manchmal wirklich erheiternd...

Vielleicht auch besser so..

AgentP schrieb:
> Wenn du in 10 µs die "Nadel" weg hast (Entladekennlinie Kondensator),
> dann erledigt der Rest der Exponentialfunktion der Kennlinie auch gleich
> noch die geforderte weiche Abschaltung des Stromes. ;-)

Danke aber das ist bei 140J und 1200A leider nicht der Fall, dass in 
10us alles Entladen ist. Trotzdem vielen Dank.
Ps: Suche hauptsächlich Englische Inhalte.


> O.K. vermutlich hat da dann eine andere Arbeitsgruppe den Daumen drauf?

Das ist nun mal meine Aufgabenstellung und die muss ich lösen.

Ekki Loesti schrieb:
> Das wäre doch der konkrete Ansatzpunkt. Ziel
> müsste doch hier sein, diese Parameter zu erfassen und konstruktiv zu
> nutzen, indem dann unter Ausnutzung von Resonanzen gezielt Energie
> elektromagnetisch aus der Anordnung abgeführt wird, anstatt teure
> Halbleiter unnötig zu grillen!

Die parasitären sind viel zu klein um in dieser Zeit eine solche Energie 
abzuführen.

Possetitjel schrieb:
> In diese Richtung zielte ja meine sechste Frage, ob der
> IGBT in diesen Strombereichen Stomsenkenverhalten oder
> ohmsches Verhalten hat. Das entscheidet darüber, ob die
> Leistung linear oder exponenziell mit der Zeit abfällt.

Voll durchgesteuert verhält er sich ohmsch, allerdings begrenzt dann 
auch nichts den Strom auf verträgliche Werte.
"Halb" durchgesteuert hat er Stromsenkenverhalten.

guest...Rainer schrieb:
> ...ist mir echt schleierhaft, warum ihr nicht einfach aufhört...ich baue
> jeden Tag Hochenergieanwendungen und kann es mir wirklich nicht leisten,
> mit Blödsinn rum zu albern!

Okay dann lass es bitte einfach. Aber lasst bitte die, die ernsthaft 
helfen wollen, ihr Werk verrichten!

Wie kommst du eigentlich auf die 140 J? Beide Kondensatoren in Reihe 
ergäben 200 µF und 850 V, was laut Eva Zwerg eine Energie von 72,25 J 
darstellt. Allerdings leider auch einen theoretischen 
Anfangskurzschlussstrom von 8,5 kA bei 0,1 Ohm, oder eben 850 A bei 
einem Ohm Systemwiderstand, unter Vernachlässigung der ganzen 
parasitären Kapazitäten und Induktivitäten.

Diese Betrachtung spielt in der vorliegenden Schaltung bei dem von dir 
beschriebenen Schaltablauf (erst die unteren 3 dann der obere IGBT) gar 
keine Rolle, denn solange die Verbindung zwischen dem Verbindungspunkt 
der Kondensatoren und dem Verbindungspunkt von U1 und U2 bestehen 
bleibt, wird bei einem derartigen Start des Vorgangs zunächst der untere 
Kondensator über U2 und U3 entladen und ab dem Einschalten von U4 auch 
der obere Kondensator in Verbindung mit U1.

Die Systeme müssen also separat betrachtet werden, was 400 µF und 425 V 
bedeutet und folgerichtig eine Energiemenge von 36,125 J über 2 in Reihe 
liegende IGBTs, wie das ja auch bereits von anderen Teilnehmern hier 
erwähnt wurde.

In der anhängenden Excel-Datei sind die Daten übersichtlich aufbereitet 
und grafisch dargestellt. Aktuell sind nur die Zellen für U, C und R zur 
Dateneingabe freigegeben. Der Blattschutz ist allerdings nicht 
passwortgeschützt und kann somit problemlos aufgehoben werden.

Interessieren täts mich schon,
Warum es nicht reicht, die IGBTs einfach abzuschalten, wenn ein Depp den 
Motorstecker zieht.
Wie hast Du das Problem gelöst, den Zwischenkreis von der 
Stromversorgung zu trennen?

AgentP schrieb:
> Wie kommst du eigentlich auf die 140 J? Beide Kondensatoren in Reihe
> ergäben 200 µF und 850 V, was laut Eva Zwerg eine Energie von 72,25 J
> darstellt.

Die Grafik aus dem ersten Post ist veraltet und falsch. Es sind 2 mal 
800uF.

der schreckliche Sven schrieb:
> Warum es nicht reicht, die IGBTs einfach abzuschalten, wenn ein Depp den
> Motorstecker zieht.

Halbleiter sind laut dem Gesetzgeber keine sichere/ galvanische Trennung

der schreckliche Sven schrieb:
> Wie hast Du das Problem gelöst, den Zwischenkreis von der
> Stromversorgung zu trennen

Das wird mit Relais gemacht :-)

Hab mich mal etwas ausführlicher mit dem Thema Frequenzumrichter befasst 
und glaube langsam zu verstehen, warum du nicht so viele Informationen 
herausgeben darfst. Ein Gerät, welches den Zwischenkreis instantan 
spannungsfrei bekommt, stellte einen echten Wettbewerbsvorteil dar. Bei 
allen gefundenen Anbietern steht da was von wenigstens 30 s warten und 
ellenlange Warntexte von wegen nur ausgebildetes Fachpersonal … ;-)

Hier noch eine etwas genauer auf die inneren Strukturen der IGBTs 
eingehende akademische Betrachtung:

http://elpub.bib.uni-wuppertal.de/edocs/dokumente/fbe/elektrotechnik/diss2009/schmitt/de0905.pdf

AgentP schrieb:
> Hab mich mal etwas ausführlicher mit dem Thema Frequenzumrichter befasst
> und glaube langsam zu verstehen, warum du nicht so viele Informationen
> herausgeben darfst. Ein Gerät, welches den Zwischenkreis instantan
> spannungsfrei bekommt, stellte einen echten Wettbewerbsvorteil dar. Bei
> allen gefundenen Anbietern steht da was von wenigstens 30 s warten und
> ellenlange Warntexte von wegen nur ausgebildetes Fachpersonal … ;-)
>
> Hier noch eine etwas genauer auf die inneren Strukturen der IGBTs
> eingehende akademische Betrachtung:
>
> 
http://elpub.bib.uni-wuppertal.de/edocs/dokumente/fbe/elektrotechnik/diss2009/schmitt/de0905.pdf

Ach gottchen...

Die Entladung erfolgt in meinen Anlagen mit 15.000uF@400V in ein paar s 
(und deutlich sicherer weil mein Krempl auch dann funktioniert, wenn 
keine Versorgung für den Gatetreiber mehr da ist), das aber eben mit 
geeigneten FETs und Mehrkosten im Bereich 5€ und deutlich weniger Wand 
vor dem Kopf durch die ich durchwollte.....

Doch der TO will unbedingt mit dem Kopf durch die Silizumwand und auf 
der anderen Seite heil herauskommen.... und das geht halt nicht so 
einfach und eigensicher ist es auch nicht (und ja, ich kenn die 
Spannungsfrei-vorgaben)

Wenn also andere FU-Hersteller sowas nicht im Programm haben dann kann 
es kein so großer Wettbewerbsvorteil sein der die Mehrkosten 
rechtfertigt, da wird nämlich inzwischen auch auf knirsch gerechnet....

Abgesehen davon wird auch bei der Anlage des TO das mit den 30s und 
seitenlangen "du darfst nicht" vorhanden sein, denn sicher ist sicher...

MiWi

MiWi schrieb:

> Die Entladung erfolgt in meinen Anlagen mit
> 15.000uF@400V in ein paar s

Nur interessehalber: Relais und Entladewiderstand?

Possetitjel schrieb:
> MiWi schrieb:
>
>> Die Entladung erfolgt in meinen Anlagen mit
>> 15.000uF@400V in ein paar s
>
> Nur interessehalber: Relais und Entladewiderstand?

Weder noch :-)

Denn das Ding ist nebenbei auch schnell schaltbar und wird daher auch zu 
anderen Zwecken gebraucht. Relaiskontakte halten das nicht lange genug 
durch und für die Schüze, die das ausreichend lange können (400VDC 
schalten ist kein Lercherlschas) ist kein Platz, da es ja auch deutlich 
kompakter funktionert.

Wenn Du meine Mailadresse herausfindest (und ich denke Du kannst das) 
beschreibe ich es Dir genauer....

sg

MiWi

Dieser Thread tut mir weh.
Den Betreuer des TO und den TO selber würde ich (in meiner Phantasie ) 
am liebsten mit Kabelbindern festsetzen und Eiswasser drüber kippen! 
Wenn Leute die Produkte in Serie bauen  sich auf solche Schnappsideen 
versteifen schmeiss ich mein Diplom (TU) und geh in Hartz 4!

Es tut weh, die Kommentare hier zu lesen.
Der OP hat das Thema als akademische Arbeit zu bearbeiten und macht es 
sich wirklich nicht leicht. "Geht nicht" sagen kann jeder. Das ist 
einfach. Dafür braucht man kein Diplom.
Das Ziel der Arbeit ist aber, das Thema genauer unter verschiedenen 
Blickwinkeln zu betrachten und das am Ende wissenschaftlich zu bewerten.
Dazu ist es nun mal nötig, in die Details abzutauchen, zu simulieren, zu 
rechnen, beim Hersteller zu fragen und am Ende muss es auch ausprobiert 
werden.

Eine Abschlussarbeit, bei der am Ende nur eine Seite rauskommt, auf der 
steht "Geht nicht, weil im Datenblatt das SOA-Diagramm nicht weit genug 
geht", wäre blamabel.
Das Ganze aber unter verschiedenen Gesichtspunkten zu beleuchten, 
verschiedene Lösungsansätze zu betrachten und mit Randbedingungen zu 
verknüpfen, das ist Wissenschaft. Am Ende kann trotzdem rauskommen "geht 
nicht". Aber das kann er dann sehr gut belegen und auch ein "könnte 
gehen, wenn man zusätzlich noch ..." gehört in die Abschlussarbeit.

Deshalb:
Lass Dich nicht unterkriegen. Die achso schlauen Schreihälse hier machen 
es sich im Leben wohl häufig sehr einfach und stecken die Zeit lieber in 
Diskussionsforen, um dort Leute niederzumachen.
Innovative Leute loten die Grenzen aus und wenn sie gut sind, nutzen sie 
diese Erkenntnisse in ihren Produkten so, dass es trotzdem immer 
funktioniert und ein ausreichender Abstand zu den Grenzen vorhanden ist.

Ohne das Ausloten von Grenzen, wäre der Mensch nie auf den Mond 
geflogen, hätte Amerika nicht entdeckt, ...

Michael

Dödeldepp schrieb:
> Wenn Leute die Produkte in Serie bauen  sich auf solche Schnappsideen
> versteifen schmeiss ich mein Diplom (TU) und geh in Hartz 4!

Soll ich jetzt auf halber Strecke den Titel meiner Arbeit von 
Linearbetrieb IGBT auf Widerstand mit Relais ändern oder was? ;-)
Das ist nun mal die Aufgabe. Ob diese so lösbar ist oder nicht wird sich 
eben herausstellen.

Michael S. schrieb:
> Es tut weh, die Kommentare hier zu lesen.

Freut mich, dass du das genau so siehst wie ich.

Gruss,
Michael

Michael S. schrieb:
> Eine Abschlussarbeit, bei der am Ende nur eine Seite rauskommt, auf der
> steht "Geht nicht, weil im Datenblatt das SOA-Diagramm nicht weit genug
> geht", wäre blamabel.

Stimmt doch gar nicht. Bei einer wissenschaftlichen Arbeit (eine solche 
ist eine Abschlussarbeit) steht das Ergebnis nicht von vornherein fest.

Wenn da zum Beispiel ein detailliertes Modell der Sperrschicht und der 
Erwärmung und eine aufwändige Simulation gemacht werden, und schön 
aufbereitet eine saubere Begründung für das "geht nicht" herauskommt, 
kann das trotzdem eine wertvolle Arbeit sein.
Auch für sowas kann man eine 1,0 bekommen.

Bewertet wird die Abschlussarbeit, nicht dass ein kommerziell 
verwertbares Produkt herauskommt.

soso schrieb:
> Wenn da zum Beispiel ein detailliertes Modell der Sperrschicht und der
> Erwärmung und eine aufwändige Simulation gemacht werden, und schön
> aufbereitet eine saubere Begründung für das "geht nicht" herauskommt,
> kann das trotzdem eine wertvolle Arbeit sein.
> Auch für sowas kann man eine 1,0 bekommen.

Ich sehe keinen Widerspruch zu meiner Aussage.

Michael

Wirklich ein netter Thread ;-)
Vor allem weil jeder Recht hat....
Klar hat das im CERN funktioniert....aber heutige Bauteile sehen ganz 
anders aus. Klar geht das irgendwie im Labor, aber eben nicht immer, 
über Lebensdauer und Temperatur mit akzeptablen Ausfallraten....
Ich stehe vor ähnlichem Problem....SiCMOS und/oder IGBT im 
Linearbetrieb...
KEIN Hersteller von IGBTs oder SiCMOS erlaubt Dir derzeit, auch nur bei 
0.1% des Bauteile-Nennstromes so ein Teil linear zu benutzen! Und das, 
obwohl namhafte Hersteller ihre Halbleiter mit uns als 
Stückzahlabnehmern zusammen entwickeln!
Wie man sich behelfen kann: In der entsprechenden Applikation mit einem 
beschleunigten Lebensdauertest entsprechend absichern!
Da die grossen Anwender derzeit aus bestimmten aktuellen Anforderungen 
heraus erhöhten Wert auf spezifizierten Linearbetrieb legen, haben bei 
den grossen Herstellern von IGBT und SiCMOS entsprechende Tests 
begonnen, sind aber noch nicht Bestandteile der normalen Zertifizierung!

mischamex schrieb:
> Wirklich ein netter Thread ;-)
> Vor allem weil jeder Recht hat....
> Klar hat das im CERN funktioniert....aber heutige Bauteile sehen ganz
> anders aus. Klar geht das irgendwie im Labor, aber eben nicht immer,
> über Lebensdauer und Temperatur mit akzeptablen Ausfallraten....

Soll ja zumindest in meinem Fall keine 24/7 Dauerlösung für die nächsten 
100 Jahre sein aber wie sieht es bei dir aus?

> Ich stehe vor ähnlichem Problem....SiCMOS und/oder IGBT im
> Linearbetrieb...
> KEIN Hersteller von IGBTs oder SiCMOS erlaubt Dir derzeit, auch nur bei
> 0.1% des Bauteile-Nennstromes so ein Teil linear zu benutzen! Und das,
> obwohl namhafte Hersteller ihre Halbleiter mit uns als
> Stückzahlabnehmern zusammen entwickeln!

Eigentlich eine Schande.. Aber auch verständlich wenn man bedenkt, dass 
wahrscheinlich 99% der Kunden harten Schaltbetrieb fordern.

> Wie man sich behelfen kann: In der entsprechenden Applikation mit einem
> beschleunigten Lebensdauertest entsprechend absichern!
> Da die grossen Anwender derzeit aus bestimmten aktuellen Anforderungen
> heraus erhöhten Wert auf spezifizierten Linearbetrieb legen, haben bei
> den grossen Herstellern von IGBT und SiCMOS entsprechende Tests
> begonnen, sind aber noch nicht Bestandteile der normalen Zertifizierung!

Hast du selber schon Tests durchgeführt? Wenn ja, wie war das Ergebnis?

Schöne Grüsse,
Michael

https://www.fairchildsemi.com/application-notes/AN/AN-4161.pdf

Hier noch eine Application Note welche sehr schön "mein Vorhaben" 
beschreibt. Diese bezieht sich auf trench-Mosfet, habe mir aber sagen 
lassen, dass dies analog auch für trench-IGBT anwendbar ist.

Die Vorbereitungen für die Tests laufen auch schon.

Vielen Dank an alle die mitgewirkt haben, speziell auch diejenigen mit 
der konstruktiven Kritik (auch wenn ich die in diesem Moment nicht so 
gern hören wollte)! :-)