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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik IGBTs als Analogstufen


Autor: micha (Gast)
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Fuer ein Projekt muessen kurze Sinusbursts bis +/- 350V, ca. 60A, 
40-100Hz,
Dauer max. 50ms, Pausen mind. 1min erzeugt werden. Vorgabe ist, dass 
keine
PWM zulaessig ist. Auf Grund der kurzen Burstzeit ziehe ich die 
Verwendung
von IGBT-Modulen als Analogverstärker in Betracht. Gibt es Erfahrungen, 
IGBT
analog zu nutzen. Vielen Dank und viele Gruesse, Micha

Autor: KlaRa (Gast)
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Hallo Micha,
such mal unter Google "Endstufe mit IGBT".
Gruss Klaus.

Autor: Micha (Gast)
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Vielen Dank! Allerdings kenn ich die Seite
schon länger, sie ist sehr interessant, jedoch
in einem anderen Spannungsbereich angesiedelt.
Ich habe jetzt übrigens Tests gemacht mit BUP213,
diese unter ca. 320V mit max.500mA LINEAR betrieben.
Nur wenige Sekunden, daher wurden diese auch nur lauwarm.
Jetzt sollen Tests mit "dicken" Halbbrücken  aus FUs
folgen. Ich denke, auch das wird funktionieren.
Höchstens 100ms im Anstand von wenigstens einigen
Minuten. PWM ist für dieses Projekt leider tabu!
Mir gehts hier eigentlich um professionelle
Erfahrungen von IGBT im linearen Betrieb unter
o.g. Bedingungen. VG Micha

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  micha (Gast)

>Fuer ein Projekt muessen kurze Sinusbursts bis +/- 350V, ca. 60A,
>40-100Hz,
>Dauer max. 50ms,

Also eine Periodendauer. Sowas kann man auch mit einem dicken 
LC-Schwingkreis und einem einfachen Schalter (Thyristor, MOSFET, 
WHATEVER) machen.

MFG
Falk

Autor: Andreas K. (derandi)
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Thyristoren bieten sich geradezu an, die Schalten nach einer Periode von 
selbst wieder ab. Gezündet wird über einen Diac, selbiger sollte 
eigentlich nach der ersten Schwingung nicht mehr durchschalten.
Der Kondensator wird über einen Widerstand geladen, mit dem lässt sich 
dann die Pausenzeit einstellen. Fertig.

Einfach mal nach Stoßmagnetisierung, Can-Crusher und Coin-Shrinking 
suchen, die benutzen öfters solche Gerätschaften.

Autor: micha (Gast)
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Vielen Dank für die Antworten Jedoch gehts hier um dicke Ströme und
Spannungen. LC und phasenverfälschende BE fallen aus. Mit TRIACs kann
ich nur vorhande Signale schalten. VG Micha

Autor: Micha (Gast)
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Ich formuliere die Frage einfach mal um.....
Ist es auf längere Sicht für IGBT-Module
nachteilig, wenn bei denen im Millisekundenbereich
die Verlustleistungshyperbel bei linearer Ansteuerung
geschnitten wird (Aktiv höchstens 100ms, passiv
mindestens 10 Minuten, 350V max, 60A max) VG Micha

Autor: 0815 (Gast)
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" ... Ist es auf längere Sicht für IGBT-Module
nachteilig, wenn bei denen im Millisekundenbereich
die Verlustleistungshyperbel bei linearer Ansteuerung
geschnitten wird ..."
Nachteilig: mit oder ohne Garantie?
Selbst wenn es so funktioniert, der Hersteller garantiert es nicht.

Autor: Andreas K. (derandi)
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Tjo, was steht denn im Datenblatt?
Die meisten IGBT halten recht große Impulsströme aus, die sollte man 
aber tunlichst nicht überschreiten.
Gibt auch öfters eine Grafik dazu, maximal Strom vs. Impulsdauer.

Die maximale Verlustleistung ist in dem Fall eher zweitrangig, die 
besagt ja nur wieviel Verlustleistung der IGBT dauerhaft abführen kann.

Potentiell sollten größere Module einfach aufgrund ihrer Masse und 
thermischen Kapazität die kurzzeitige Belastung besser wegstecken 
können...

Ansonsten sind mir IGBT eher als Schaltelemente bekannt, liegt wohl am 
ungleichmäßigen ein/ausschalten.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Jedenfalls werden das recht große Teile:
60A x 180V x 50ms = 11kW x 50ms = 550J

Autor: micha (Gast)
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Vielen Dank für die Antworten. Dann werd ichs mal Vollepulle testen, die
Ergebnisse folgen hier. VG Micha

Autor: Jan K. (madengineer)
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Micha schrieb:
> Höchstens 100ms im Anstand von wenigstens einigen
> Minuten.

Hi Micha,
das könnte dir auch auf Dauer Prableme machen. Der Grund ist folgender: 
Das Modul erwärmt sich in kurzer Zeit sehr stark und kühlt danach wieder 
ab. Durch diese Temperaturzyklen kommt es zu einer starken Belastung 
innerhalb des Moduls.
Das ganze ist eines der Probleme bei den Umrichtern für 
Windkraftanlagen, da gab es auf dem VDE-Kongress letzes Jahr in München 
einen Vortrag zu, wo das erläutert wurde:
Moderne Leistungshalbleiter für Windkraftanlagen
von Michael Sleven und Jürgen Schiele

Habe die CD mit den Proceeding hier liegen.

Aber im Grunde ging es darum um zwei Ausfallmechanismen:

1. Power Cycling
Es kommt zu Temperaturhüben an Sperrschicht und Bonddrähten. Da beide 
Materialen (Silizium und Aluminnium) unterschiedliche 
Temperaturausdehnungskoeffizieten haben kommt es zur Spannungen. Die 
Folge sind kleine Risse an den Verbindungstellen, die zur Ablösung des 
Bonddrahtes führen können.

2. Thermal Cycling
Es kommt zu einer Erwärmung quer durch das Modul mit einer 
Wärmesprreizung an den Grenzschichten der der unterschiedlichen 
Materialien. Dann kommt wie oben das Problem mit der Unterschiedlichen 
Temperaturausdehnung. Nur diesmal kommt es zu einer Ermüdung der 
Verlötung zwischen dem kupferkaschiertem Basismaterial und der 
Bodenplatte. Dadurch kommt es zu einer Erhöhung des thermischen 
Widerstands und das Modul wird den Hitzetod sterben.


Viele Grüße
Jan

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