Sagt mal wie genau berechnet ihr eigentlich Schaltverluste bei IGBTs und
MOSFETs? Gibt es da irgendeinen praktischen Ansatz damit man
einigermassen vernünftig abschätzen kann was da auf einen zukommt? Die
Kurvenverläufe beim harten Schalten (Millerplateau und ähnliches) sind
mir bekannt, aber in der Praxis scheitert das ja oft an einem ganzen
Sack fehlender/temperaturabhängiger Parameter und man tut sich schwer
verwertbare Ergebnisse zu kriegen. Abhängig vom Layout ist das ganze ja
auch. Also wie stellt man das in der Praxis am besten an?
Besonders freuen würde ich mich zusätzlich über eine brauchbare
Abschätzung zu Schaltverlusten bei ZVS, aber das trau ich mich kaum zu
hoffen...
Schalter schrieb:> Sagt mal wie genau berechnet ihr eigentlich Schaltverluste bei> IGBTs und MOSFETs? Gibt es da irgendeinen praktischen Ansatz damit man> einigermassen vernünftig abschätzen kann was da auf einen zukommt? Die> Kurvenverläufe beim harten Schalten (Millerplateau und ähnliches) sind> mir bekannt, aber in der Praxis scheitert das ja oft an einem ganzen> Sack fehlender/temperaturabhängiger Parameter und man tut sich schwer> verwertbare Ergebnisse zu kriegen. Abhängig vom Layout ist das ganze ja> auch. Also wie stellt man das in der Praxis am besten an?>> Besonders freuen würde ich mich zusätzlich über eine brauchbare> Abschätzung zu Schaltverlusten bei ZVS, aber das trau ich mich kaum zu> hoffen...
Am besten vermisst man die Verluste im Doppel Pulse Test und verwendet
entsprechend eine lookup Tabelle mit Interpolation.
Falls du IEEE hast, gibt es zahlreiche Veröffentlichungen zu
verschiedenen Ansätzen der Modellierung von Schaltverlusten.
Gruß,
Eine Lösung wäre von einem Bauteil die Spice-Parameter zu nehmen, diese
zu konvertieren zur Verwendung unter QUCS und zu simulieren.
Überschlagsweise kann mit den Stromdreieck&Verzögerungszeit beim
Einschaltvorgang, dem Widerstand während der On-Phase und dem
Stromdreieck&Verzögerungszeit beim Ausschalten, dieses addiert,
überschlagsweise die Verluste grob rechnen.
Dieter schrieb:> Eine Lösung wäre von einem Bauteil die Spice-Parameter zu nehmen, diese> zu konvertieren zur Verwendung unter QUCS und zu simulieren.
Was macht man denn, wenn man von dem bestimmten IGBT kein Spice Modell
besitzt?
Gruß,
Die Messung der Schaltverluste ist gar nicht so einfach, wie man
annehmen mag. Vor allem aus Doppelpulsmessungen. Die Ströme und
Spannungen, die man da misst sind nämlich nicht die, die auch im
Schaltmoment am Kanal anliegen und nur da entstehen die Verluste
unmittelbar im Chip. Neben den Doppelpulsmessungen wird daher auch die
Kalorimetrie eingesetzt, um die Schaltverluste mit größerer Genauigkeit
messtechnisch zu bestimmen.
Gute Modelle vorausgesetzt, sind Simulationen sicher auch ein guter
Ausgangspunkt, um die Verluste zu bestimmen. Hier hat man auch direkten
Zugriff auf den Kanalstrom, was die Berechnung erleichtert. Alle
Parasiten des Aufbaus zu berücksichtigen ist hier die Hauptaufgabe,
damit realistische Ergebnisse herauskommen. Und natürlich benötigt man
genaue Simulationsmodelle der Schalter.
Analytische Rechnungen mit ihren starken Vereinfachungen halte ich nur
für eine erste grobe Abschätzung für sinnvoll. Damit kann man grob
abschätzen, in welche Richtung sich die Verluste bewegen. Genauere
Aussagen lassen sich aber imho nur mit Simulation und Messung gewinnen.
lilaloss schrieb:> Die Messung der Schaltverluste ist gar nicht so einfach, wie man> annehmen mag. Vor allem aus Doppelpulsmessungen
Das mag stimmen.
Kolar und seine Gruppe an der ETH hat diesbezüglich einen Artikel
veröffentlicht, wie man's Schaltverluste kalorimetrisch ermittelt.
Die Frage ist meiner Ansicht nach viel mehr:
Welche Genauigkeit braucht man, und wie viel Aufwand möchte man dafür in
Kauf nehmen.
Darüber hinaus stellt sich die Frage, ob und inwieweit das Einfluss auf
die Auslegung der Kühlung hat.
Nichtsdestotrotz:
Guter und berechtigter Einwand, lilaloss.
Gruß,
Für eine erste Näherung kann man annehmen, dass beim Schaltvorgang
Spannung und Strom am/im schaltenden Bauteil linear ansteigen
bzw. abfallen, das lässt sich leicht rechnen.
Hat man beim Schalten eine grosse Überspannungsspitze, bezieht man
sichhalt auf diese (und nicht auf die Betriebsspannung).
Alexander schrieb:> Die Frage ist meiner Ansicht nach viel mehr:> Welche Genauigkeit braucht man, und wie viel Aufwand möchte man dafür in> Kauf nehmen.
Genau das ist eigentlich mein Punkt. Wie genau wird da in der Praxis in
Unternehmen vorgegangen wenn z.B. Netzteile konstruiert werden?
Stützt man sich da eher auf Erfahrungswerte?
Schaltverlustmessungen habe ich auch schon gemacht, auch die
kalorimetrische Messung von Schaltverlusten habe ich schon durchgeführt,
aber der Aufwand für solche Messungen ist immens. Wie wird da in
normalen Unternehmen vorgegangen wenn man Leistungselektronik
dimensioniert?
Elektrofan schrieb:> Für eine erste Näherung kann man annehmen, dass beim Schaltvorgang> Spannung und Strom am/im schaltenden Bauteil linear ansteigen> bzw. abfallen, das lässt sich leicht rechnen.
Der Erfahrung lehrt mich leider, dass diese Näherung sinnlos ist. Man
ist üblicherweise meilenweit von verwertbaren Zahlen entfernt. Und mit
"brauchbar" meine ich Faktor 2 bis 3 zum realen Wert.
Schalter schrieb:> Schaltverlustmessungen habe ich auch schon gemacht, auch die> kalorimetrische Messung von Schaltverlusten habe ich schon durchgeführt,> aber der Aufwand für solche Messungen ist immens. Wie wird da in> normalen Unternehmen vorgegangen wenn man Leistungselektronik> dimensioniert?
Das kommt sicherlich auf das Unternehmen an. Ich argumentiere, dass sich
der Aufwand auf Simulationen (mit Modellen vom Hersteller) oder auf
reine Doppelpulsmessungen begrenzt.
Das "optimale Design" hinsichtlich Wirkungsgrad und Kühlkörperauslegung,
das wiederum einen hohen Aufwand erfordert, ist eher ein seltener Fall
in der Industrie.
Allerdings habe ich "nur" 5 Unternehmen in der Leistungselektronik
kennen gelernt.
Gruß,
Schalter schrieb:> Der Erfahrung lehrt mich leider, dass diese Näherung sinnlos ist. Man> ist üblicherweise meilenweit von verwertbaren Zahlen entfernt. Und mit> "brauchbar" meine ich Faktor 2 bis 3 zum realen Wert.
Die meisten Schaltungen, die ich als Hobbyist gesehen habe, wären aber
auch mit dem 3fachen der realen Schaltverluste noch klar gekommen. Auch
sah ich oft Gate-Treiber, welche auch das 3fache des real nötigen
Umladestromes noch geschafft hätten, und nur die Gate-Widerstände
sorgten für den (ausreichenden, aber) niedrigeren Strom.
Dimensioniert man nicht "auf Kante", ergibt sich die Möglichkeit, daß
diese Näherungen genau genug sind. Von professioneller Entwicklung kann
ich nichts sagen, aber im Hobby-Alltag reicht das halt oft aus.
Will man es genauer wissen, wird das halt aufwendiger.
