Hi!
Ich habe in einem aktuellen privaten Projekt eine Leistungselektronik
mit einem Kühlsystem.
Durch die Leistungsfähigkeit meines Kühlsystems und den Wärmekapazitäten
kann ich eine "Safe Operating Area" (SOA) festlegen, diese sieht
meinetwegen so aus:
Absolutes Maximum: 200A
1Sekunden : 180A
10 Sekunden: 50A
Steady State: 10A
Ich behaupte mal, man kann das beispielsweise mit dem
Zeit-/Strom-Diagramm von Schmelzicherungen vergleichen.
Wenn ich einen konstanten Strom habe, kann ich klar entscheiden, ob mein
System das aushält, oder nicht.
Wenn ich nun aber ein Lastprofil habe, welches beliebige Werte abfährt,
wie kann ich entscheiden ob es noch in der SOA liegt oder nicht?
Beispiel: 20Sekunden 40A, 10Sekunden 15A, 60Sekunden 5A.
=> Ein Weg der sicherlich funktioniert, ist es, die komplette Physik
dahinter zu modellieren. Ist aber aufwändig zu erstellen und viel
Rechenaufwand.
=> Gibt es einfachere Methoden?
Grüße!
MikeLitoris schrieb:> Wenn ich nun aber ein Lastprofil habe, welches beliebige Werte abfährt,> wie kann ich entscheiden ob es noch in der SOA liegt oder nicht?> Beispiel: 20Sekunden 40A, 10Sekunden 15A, 60Sekunden 5A.
Kennst du das Lastprofil denn vorher und kannst die Verlustleistung
ausrechnen?
Hatte mal ein Beispiel gesehen - die modellierten die Wärmekapazitäten
eines Gebäudes mit elektronischen Bauteilen. Den Rechenaufwand macht
dann das Spice.
Joe F. schrieb:> passende Schmelzsicherung davor.
könnte knifflig werden.
MikeLitoris schrieb:> Absolutes Maximum: 200A> 1Sekunden : 180A> 10 Sekunden: 50A
Da springt mir direkt ins Auge 50A 10Sekunden. Normal lösen
Schmelzsicherungen bei 5x Rated Current ziemlich fix aus.
http://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/C400/TraeGE%23ESK.pdf
bei 4x I_rated nach 3s
bei 10x I_rated nach 0.3s
das Verträgt sich nicht mit den Anforderungen des OP.
Vielleicht gibts ja aber andere Auslösecharakteristiken, das Kollektiv
lässt sich überraschen.
MikeLitoris schrieb:> Wenn ich nun aber ein Lastprofil habe, welches beliebige Werte abfährt,> wie kann ich entscheiden ob es noch in der SOA liegt oder nicht?> Beispiel: 20Sekunden 40A, 10Sekunden 15A, 60Sekunden 5A.
Dein ganze SOA zielt nur auf einen Wert: Tc, Gehäusetemperatur. Einfach
messen und bei Überschreitung abschalten.
Die schnelleren SOA Regionen für Millisekunden und Mikrosekunden willst
du offenbar gar nicht ausreizen (wie es bei Audio nötig ist).
MaWin schrieb:> Dein ganze SOA zielt nur auf einen Wert: Tc, Gehäusetemperatur. Einfach> messen und bei Überschreitung abschalten.
Ich nehme an, hier handelt es sich mal wieder um einen "Fake-MaWin".
:-(
SOA und Gehäusetemperatur haben wirklich überhaupt nichts
mit einander zu tun!
Harald W. schrieb:> SOA und Gehäusetemperatur haben wirklich überhaupt nichts> mit einander zu tun!
In diesem Bereich schon:
MikeLitoris schrieb:> wie kann ich entscheiden ob es noch in der SOA liegt oder nicht?> Beispiel: 20Sekunden 40A, 10Sekunden 15A, 60Sekunden 5A.
Nur wenn er schnelle Änderungen im bereich < 1 Sekunde hat spiegelt sich
die umgesetzte Leistung nicht mehr in der Gehäusetemperatur wieder.
So wie ich die Eingangsfrage lese hat er eher das Problem, daß seine
Kühlung keine größere Dauerbelastung abkann. Sonst würde die
Belastbarkeit nicht so stark runtergehen.
Wobei ich z.B. den starken überproportionalen Rückgang von 20Sekunden
auf 60 Sekunden nicht verstehe, weil da ist nichts mehr mit chipinterner
Aufheizung, dafür sind die Zeiten viel zu lang.
Harald W. schrieb:> Ich nehme an, hier handelt es sich mal wieder um einen "Fake-MaWin".
Nein, den Psychopthen der seinen Namen nicht kennt und der stattdessen
MaWin ins Namensfeld schreibt findest du hier
Beitrag "Re: Es gibt noch immer Entwickler-Jobs in Hochlohnländern. Wieso?"> SOA und Gehäusetemperatur haben wirklich überhaupt nichts> mit einander zu tun!
Wenn du die Frage von MikeLitoris gelesen hättest, dann hätte dir
auffallen können, dass er sich seine eigene Definition von SOA schafft,
mit Zeiten von über 1 Sekunde. In der langen Zeit ist der
Halbleiterkristall komplett durchgewärmt, es geht also nur noch um die
Gehäusetemperatur (eingerahmt von maximaler Spannung und Strom der
Zuleitungen, die aber nicht gefragt waren).
MaWin schrieb:> Wenn du die Frage von MikeLitoris gelesen hättest, dann hätte dir> auffallen können, dass er sich seine eigene Definition von SOA schafft,
Naja, ich pflege mich an die allgemein üblichen Definitionen zu halten.
Wenn man ein anderes Phänomen beschreibt, sollte man auch ein anderes
Wort dafür benutzen.
MikeLitoris schrieb:> Absolutes Maximum: 200A> 1Sekunden : 180A> 10 Sekunden: 50A> Steady State: 10A
Die Beispieldaten sind nicht arg sinnvoll.
Es fehlen Angaben ob/wie interpoliert wird / wie die Skalen skaliert
sind (linear/logarithmisch).
So wie es da steht bedeutet das ganze:
- bis 1s 180A (200A ohne Zeitangabe ist nicht verwertbar)
- bis 10s 50A
- alles darüber 10A
Dein Beispielprofil mit unter anderem 40A für 20s liegt um den Faktor 4
über dem Grenzwert.
Ein
<0.05s: 200A (statt Absolutes Maximu)
und
>60s: 10s (statt Steady State)
würde helfen.
Dann fehlen nur noch die Interpolationsregeln.
MikeLitoris schrieb:> => Ein Weg der sicherlich funktioniert, ist es, die komplette Physik> dahinter zu modellieren. Ist aber aufwändig zu erstellen und viel> Rechenaufwand.>> => Gibt es einfachere Methoden?
Die Kühlung (Tc) würd ich messen. Den maximalen Strom über 1 Sekunde
nach Tc deraten.
Wenn du alles rausholen willst: genauer Rechnen / genauere Modelle.
SOA-Diagramme sind nur für einmalige Vorgänge mit definierten
Startbedingungen geeignet. Wenn dein System nach den "20s 40A" nicht
mehr bei Tc=25°C liegt brauchst du ein neues SOA-Diagramm.
Falls Tc-Messen ausscheidet kannst du ja SOA-Diagramme für abgeleitete
Größen definieren (die allesamt erfüllt sein müssen). z.B.:
- gleitender Durchschnitt über 3s: max. 50A
- gleitender Durchschnitt über 30s: max. 25A
Die Maximalwerte reduzieren sich dann natürlich. Nach 1h bei 10A sind
keine 180A für 1s mehr drin. Das Maximum wird eher bei 120A liegen,
vorausgesetzt durch alle Regeln die aus dem Kühlkörper resultieren ist
sichergesetellt, dass Tc unter 100°C liegt.
Letztenendes musst du mehr Physik reinbauen oder konservativer
spezifizieren.
Mit deinem Eingangsbeispiel (20s 40A) müsste ein sauberes System auf
Basis der SOA nach 10 Sekunden abschalten weil die Spezifikation
verlassen wird.
Und wenn für 1µs ein Strom von 51A fließt ist nach 1s Schluss.
