IGBT in LTspice modellieren

Suchen lernt man im Studium noch?
LTspice -> Hilfe -> Z. MESFET and IGBT Transistors

Thermisches Netzwerk darfst du dir selber hinklatschen
Ebenso die Freilaufdiode

Michael M. schrieb:
> Ps: Es handelt sich hierbei um eine Abschlussarbeit und ich darf leider
> weder das Datenblatt noch die Type des verwendeten IGBT`s
> veröffentlichen.
> Bitte um euer Verständnis.

Also das Dabla darfst Du schon veröffentlichen.

Schpeis schrieb:
> Suchen lernt man im Studium noch?
> LTspice -> Hilfe -> Z. MESFET and IGBT Transistors
>
> Thermisches Netzwerk darfst du dir selber hinklatschen
> Ebenso die Freilaufdiode

Deine freundlichen Antworten erfreuen mich jeden Tag wieder auf das neue 
;-)
Aber zu deiner Frage: Ja das lernt man aber ich kann in der 
Hilfestellung leider nur das Modell eines GaAs FET finden und nicht das 
eines IGBT`s.
Wenn du bitte so freundlich wärst und mir genauer erklärst wo ich den 
IGBT finden kann wäre ich dir sehr Dankbar :-)




Stefan schrieb:
> Michael M. schrieb:
>> Ps: Es handelt sich hierbei um eine Abschlussarbeit und ich darf leider
>> weder das Datenblatt noch die Type des verwendeten IGBT`s
>> veröffentlichen.
>> Bitte um euer Verständnis.
>
> Also das Dabla darfst Du schon veröffentlichen.

Leider nicht, da es sich um einen Anwenderspezifisches Modell handelt.
Ich scheue auch nicht die Arbeit das Datenblatt in ein Modell zu 
übertragen. Verlange von keinem mir das fertige Spice Modell zu liefern 
:-)
Ich benötige lediglich das (leere) Modell bzw. ein Ersatzschaltbild

Michael M. schrieb:
> Wenn du bitte so freundlich wärst und mir genauer erklärst wo ich den
> IGBT finden kann wäre ich dir sehr Dankbar :-)

Nagut, das will ich mal nicht dir ankreiden und ich nehme einfach deiner 
selbst Willen an, du arbeitest noch mit LTspice IV. Auszug aus der 
LTspice XVII Hilfe:

"A device with a Z as prefix can also mean an IGBT transistor. 
Disambiguation between the MESFET and IGBT is via the model statement.

Syntax: Zxxx C G E MNAME [area] [m=<value>] [off] [temp=<value>]
        .model MNAME NIGBT"

Und so weiter und so fort.

Schpeis schrieb:
> Michael M. schrieb:
>> Wenn du bitte so freundlich wärst und mir genauer erklärst wo ich den
>> IGBT finden kann wäre ich dir sehr Dankbar :-)
>
> Nagut, das will ich mal nicht dir ankreiden und ich nehme einfach deiner
> selbst Willen an, du arbeitest noch mit LTspice IV. Auszug aus der
> LTspice XVII Hilfe:
>
> "A device with a Z as prefix can also mean an IGBT transistor.
> Disambiguation between the MESFET and IGBT is via the model statement.
>
> Syntax: Zxxx C G E MNAME [area] [m=<value>] [off] [temp=<value>]
>         .model MNAME NIGBT"
>
> Und so weiter und so fort.

Hallo Schpeis,

ja leider. Das mit den Updates bzw. Neuinstallationen ohne Adminrechte 
ist ein Problem für sich..
Vielen Dank jedoch für deinen Hinweis, kümmere mich sofort um die neue 
Version und werde es probieren.

Schpeis schrieb:
> Michael M. schrieb:
>> Wenn du bitte so freundlich wärst und mir genauer erklärst wo ich den
>> IGBT finden kann wäre ich dir sehr Dankbar :-)
>
> Nagut, das will ich mal nicht dir ankreiden und ich nehme einfach deiner
> selbst Willen an, du arbeitest noch mit LTspice IV. Auszug aus der
> LTspice XVII Hilfe:
>
> "A device with a Z as prefix can also mean an IGBT transistor.
> Disambiguation between the MESFET and IGBT is via the model statement.
>
> Syntax: Zxxx C G E MNAME [area] [m=<value>] [off] [temp=<value>]
>         .model MNAME NIGBT"
>
> Und so weiter und so fort.

Mit dem Update auf LTspiceXVII sind auch bei mir die IGBT Modelle 
vorhanden. Leider stehen die benötigten Modellparameter nicht im 
Datenblatt (welch wunder) und den Hersteller kann ich (noch nicht) 
Anfragen, da es sich bei dem IGBT erst um eine Spezifikation handelt.

Wäre sehr dankbar wenn jemand ein Ersatzschaltbild bereitstellen könnte, 
welches mit den gewöhnlichen Daten aus den Datenblättern zurechtkommt.
Vielleicht auch mit einem fitting aus den Kurven?

Gruß Michael

Ein eigenes Modell für einen IGBT zu entwickeln ist eine eigene 
Masterarbeit für sich und kann sich auch schnell hin zu einer 
Doktorarbeit verwandeln. Vor allem bei den Ansprüchen, die du an das 
Modell stellst. Das ist nicht mal eben schnell einfach die Kurven 
fitten; ich glaube du stellst dir das zu einfach vor.

Du willst realistische Kennlinien, Schaltverluste, ... Überleg dir mal 
welche Abhängigkeiten dahinter stehen. Vor allem auch bei einem IGBT, 
der kein unipolares Bauelement ist. Und dann darfst du dich auch nochmal 
mit der Konvergenz von Spice auseinandersetzen. Allein dafür gehen 6 
Monate drauf. Das wird nichts.

Ich gebe dir mal den Tipp dir ganz genau zu überlegen, welche 
Spezifikationen du wirklich für das Modell brauchst und was du genau 
damit simulieren willst. Du musst mehr und v.a. kluge Näherungen 
treffen.

Michael M. schrieb:
> Die wichtigsten Punkte welche das Modell abbilden sollte sind:
> -Kollektor-Emitter Spannungsabfall
> -realistische Kennlinie der Freilaufdiode
> -realistische (nicht Sprunghafte) Schaltzeiten
> -genaue Schaltverluste (mit Millerkapazität etc.) wären "nice to have"
> aber sind nicht erforderlich in dieser Simulation. Die Verluste die
> durch das nicht Sprunghafte schalten entstehen genügen völlig.
>
> -ein Traum wäre das zusätzliche einbinden der thermischen Widerstände.

Grob gesagt: vergiss es. Du wirst viele verschiedene Modelle finden 
welche irgendwelche Ergebnisse ausspucken. Kein einziges davon wirst du 
direkt anwenden können um Schaltzeiten oder gar Schaltverluste zu 
bestimmen. Vor allem hängen viele Eigenschaften (z.B. eben Schaltzeiten) 
erheblich von den parasitären Eigenschaften deines Aufbaus (PCB u.ä.) ab 
und diese Parameter stehen dir nicht zur Verfügung.

Schpeis schrieb:
> Ein eigenes Modell für einen IGBT zu entwickeln ist eine eigene
> Masterarbeit für sich und kann sich auch schnell hin zu einer
> Doktorarbeit verwandeln. Vor allem bei den Ansprüchen, die du an das
> Modell stellst. Das ist nicht mal eben schnell einfach die Kurven
> fitten; ich glaube du stellst dir das zu einfach vor.
>
> Du willst realistische Kennlinien, Schaltverluste, ... Überleg dir mal
> welche Abhängigkeiten dahinter stehen. Vor allem auch bei einem IGBT,
> der kein unipolares Bauelement ist. Und dann darfst du dich auch nochmal
> mit der Konvergenz von Spice auseinandersetzen. Allein dafür gehen 6
> Monate drauf. Das wird nichts.
>
> Ich gebe dir mal den Tipp dir ganz genau zu überlegen, welche
> Spezifikationen du wirklich für das Modell brauchst und was du genau
> damit simulieren willst. Du musst mehr und v.a. kluge Näherungen
> treffen.

Dann habe ich mich wohl zu ungenau ausgedrückt. Ich will keinesfalls 
soviel Aufwand betreiben.

Den Kollektor-Emitter Spannungsabfall in Abhängigkeit vom Kollektorstrom 
würde sich ja mit einem fit und einer bv abbilden lassen. Die 
Freilaufdiode (mich interessiert nur die "Ansprechzeit" um die 
auftretenden Spannungsspitzen abschätzen zu können) kann ich im 
schlimmsten Fall auch durch ein paar Versuche anpassen um die Kurven aus 
dem Datenblatt zu treffen.

Das einzige was mir dann noch fehlen würde sind die ungefähren 
Schaltverluste. Hierbei benötige ich keine Auswirkungen der 
Millerkapazität o.Ä. Ein transienter Übergang von sperrend zu leitend 
und umgekehrt in annähernd der realen Zeit würde mir genügen. Jedoch 
weiß ich leider nicht wie man dies in spice umsetzen kann.

Gibt es eine Möglichkeit eine (Gate-Emitter)Spannungsgesteuierte 
Stromquelle zu verwenden welche nie aktiv einen Strom treibt sondern nur 
einen gewissen Stromfluss zulässt?
Im Prinzip eine Formelabhängige behavioral current source als "active 
load".

Ein Modell mit diesem Umfang würde mir bereits genügen.

Michael M. schrieb:
> Den Kollektor-Emitter Spannungsabfall in Abhängigkeit vom Kollektorstrom
> würde sich ja mit einem fit und einer bv abbilden lassen.

Das statische Verhalten sollte sich nachbilden lassen, da sehe ich 
weniger das Problem. Alles andere aber:

> Die
> Freilaufdiode (mich interessiert nur die "Ansprechzeit" um die
> auftretenden Spannungsspitzen abschätzen zu können) kann ich im
> schlimmsten Fall auch durch ein paar Versuche anpassen um die Kurven aus
> dem Datenblatt zu treffen.
>
> Das einzige was mir dann noch fehlen würde sind die ungefähren
> Schaltverluste. Hierbei benötige ich keine Auswirkungen der
> Millerkapazität o.Ä. Ein transienter Übergang von sperrend zu leitend
> und umgekehrt in annähernd der realen Zeit würde mir genügen. Jedoch
> weiß ich leider nicht wie man dies in spice umsetzen kann.

wirst du nicht vernünftig modelliert bekommen. Dazu gibt es einfach zu 
viele Parameter die du nicht kennst, die grossen Streuungen unterworfen 
sind und die Temperaturabhängig sind. Natürlich kannst du die 
Schaltflanken einfach durch lineare Spannungs- und Stromverläufe 
annähernd. Du kennst aber die Schaltzeiten genauso wenig wie die Reverse 
Recovery Ladung und kannst durch geeignete Wahl deiner Parameter 
praktisch jedes Simulationsresultat das du dir wünscht erzeugen.

Ltspice benutzt das Hefner Modell.

Dazu gibt es eine Menge Literatur.
Z.B.

IEEE "A basic IGBT model with easy parameter extraction" von Lauritzen, 
Andersen, Helpsen.