Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltfrequenz IGBT min/max


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von Manu (Gast)


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Hallo,

ich habe für einen IGBT die Datenblattangabe für die Schaltfrequenz von
min 8kHz
max 30kHz

Was bedeutet es wenn ich UNTER 8kHz schalte?

Gruß
Manu

von Dieter (Gast)


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In der Regel nichts. Wie weit darunter?

Bei 10^(-5) Hz nimmt man besser einen Schalter.
;o)

von Falk B. (falk)


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@ Manu (Gast)

>ich habe für einen IGBT die Datenblattangabe für die Schaltfrequenz von
>min 8kHz
>max 30kHz

>Was bedeutet es wenn ich UNTER 8kHz schalte?

Zeig doch mal das Datenblatt. Das ist bestimmt ein Mißverständnis.

von Dideldumdideldei (Gast)


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Ja, ein einzelner IGBT ist in der Schaltfrequenz sicherlich nicht nach 
unten hin limitiert. Den könnte man (siehe Dieters Post) auch nur 1 mal 
im Jahr schalten, so gesehen...

In der Schaltfrequenz nach unten hin begrenzt sein könn(t)en tatsächlich 
nur Baugruppen(#), welche einen (oder mehrere) IGBT(-s) enthalten - 
das aber bezeichnet man nicht als "ein IGBT".

(#): "Intelligent Power Module" - evtl. mit integrierter Ansteuerung, 
die z.B. Bootstrapkondensatoren enthalten könnte, deren Kapazität zu 
gering ist für Schaltfrequenzen unterhalb bestimmter Grenze (bei 
ansonsten bestimmten Nennwerten / Randbedingungen), oder gleich ein 
ganzer Frequenzumrichter, der (aus mehreren Gründen) nicht unterhalb 
einer bestimmten Frequenz... etc.

Z.B. eine Baugruppe, bei der der Strom durch eine Induktivität ca. ab 
dieser "Grenzfrequenz" als potentiell zu hoch eingestuft wird, wenn... 
usw.

Also:

Du hast wahrscheinlich kein Datenblatt eines einzelnen (diskreten) 
IGBTs, in welchem das steht. Wenn doch, dann zeig her... ;-)

Oder sag, was wirklich Sache ist hier.

von Manu (Gast)


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von Falk B. (falk)


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Das ist nur Marketinggeblubber. Technisch spricht rein gar nicht gegen 
eine beliebig niedrige Schaltfrequenz.

von der schreckliche Sven (Gast)


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Datenblatt angeschaut.
Von "mindestens" 8 kHz nix gefunden.
Da steht "optimiert".
Figur1 im Datenblatt beginnt bei 0,1 kHz....

von Teo D. (teoderix)


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von Manu (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Das ist nur Marketinggeblubber. Technisch spricht rein gar nicht
> gegen eine beliebig niedrige Schaltfrequenz.

Danke!

von Helmut S. (helmuts)


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Manu schrieb:
> Hallo,
>
> ich habe für einen IGBT die Datenblattangabe für die Schaltfrequenz von
> min 8kHz
> max 30kHz
>
> Was bedeutet es wenn ich UNTER 8kHz schalte?
>
> Gruß
> Manu

Ab 8KHz und größer ist der effective thermische Widerstand junction to 
case ca. 0,4°C/W. Unterhalb 8KHz steigt er auf bis zu 0,77°C/W. Das 
bedeutet, dass  man ab 8kHz die maximale mögliche Verlustleistung nutzen 
kann.

Siehe Bild 6
https://www.infineon.com/dgdl/irg4pc40upbf.pdf?fileId=5546d462533600a401535644337722de

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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@ Helmut S. (helmuts)

>Ab 8KHz und größer ist der effective thermische Widerstand junction to
>case ca. 0,4°C/W. Unterhalb 8KHz steigt er auf bis zu 0,77°C/W. Das
>bedeutet, dass  man ab 8kHz die maximale mögliche Verlustleistung nutzen
>kann.

Das halte ich für ein Gerücht, denn dort geht es nur um den transienten 
Wärmewiderstand incl. der thermischen Kapazitäten. Im eingeschwungenen 
Fall gilt so oder so nur die mittlere bzw. effektive Verlustleistung und 
damit der DC Wärmewiderstand.

von Dideldumdideldei (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Das ist nur Marketinggeblubber.

So könnte man das Ganze zwar auch bezeichnen, aber:

der schreckliche Sven schrieb:
> Datenblatt angeschaut.
> Von "mindestens" 8 kHz nix gefunden.
> Da steht "optimiert".

Das trifft ganz exakt des Pudels Kern. Ohne das von Manu
behauptete "min." bedeutet sowas eben auch nicht "mindestens".

Und das gilt für alle Arten Beschreibungen von Parametern.

@Manu: Nicht nur, daß dieser Umstand die präzise Ursache des
Mißverständnisses war, sondern Du kannst das gerade gelernte
auch noch allgemein anwenden...   B-)

Ich finde diese treffende Feststellung daher in jeglicher
Hinsicht nützlicher, als die allgemeinere (wenn auch nicht
falsche) Aussage: "Das ist nur Marketinggeblubber."

Selbstverständlich ist das nur meine subjektive Meinung...

@Teo: Was für ein wunderbares Bild!  B-)

von Helmut S. (helmuts)


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Falk B. schrieb:
> @ Helmut S. (helmuts)
>
>>Ab 8KHz und größer ist der effective thermische Widerstand junction to
>>case ca. 0,4°C/W. Unterhalb 8KHz steigt er auf bis zu 0,77°C/W. Das
>>bedeutet, dass  man ab 8kHz die maximale mögliche Verlustleistung nutzen
>>kann.
>
> Das halte ich für ein Gerücht, denn dort geht es nur um den transienten
> Wärmewiderstand incl. der thermischen Kapazitäten. Im eingeschwungenen
> Fall gilt so oder so nur die mittlere bzw. effektive Verlustleistung und
> damit der DC Wärmewiderstand.

Das stimmt nicht.  Bei längerem Einschalten heizt sich das Silizium mehr 
auf, weil lange Zeit keine Pause kommt. Einfach Bild 6 anschauen. Das 
Bild macht schon Sinn. Wer es jetzt immer noch nicht glaubt der muss 
halt bei seinem Irrglauben bleiben.

von Falk B. (falk)


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@ Helmut S. (helmuts)

>> Das halte ich für ein Gerücht, denn dort geht es nur um den transienten
>> Wärmewiderstand incl. der thermischen Kapazitäten. Im eingeschwungenen
>> Fall gilt so oder so nur die mittlere bzw. effektive Verlustleistung und
>> damit der DC Wärmewiderstand.

>Das stimmt nicht.

Aber sicher.

>Bei längerem Einschalten heizt sich das Silizium mehr
>auf, weil lange Zeit keine Pause kommt.

Schon klar, aber das gilt nur bei EInzelpulsen.

> Einfach Bild 6 anschauen.

Eben, mach das mal!

> Das
>Bild macht schon Sinn.

Schon mal den Text gelesen? Da steht wa von single pulse

> Wer es jetzt immer noch nicht glaubt der muss
>halt bei seinem Irrglauben bleiben.

Jaja, das hat die katholische Kirche auch so gehandhabt. Wer der 
göttliche "Wahrheit" keine glauben schenken wollte, war halt ein Ketzer.

von Dideldumdideldei (Gast)


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@Falk: Wie kommst Du darauf? Es muß doch zwangsläufig eine Obergrenze 
der Pulsdauer geben. Wo also die transiente P_tot eben zu hoch würde. 
Verstehe ich nicht, was Du da meinen könntest.

Oder denkst Du wirklich, das Bild wurde nicht zur Bestimmung möglicher 
solcher Punkte, sondern für die Spezialanwendung "Einzelpulse" da rein 
gesetzt?

von Dideldumdideldei (Gast)


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Da steht nämlich auch "DC" (Duty Cycle).

von Falk B. (falk)


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@ Dideldumdideldei (Gast)

>@Falk: Wie kommst Du darauf?

Weil es so ist ;-)

Im Ernst.

>Es muß doch zwangsläufig eine Obergrenze
>der Pulsdauer geben.

Das ist doch gar nicht in Frage gestellt.

> Wo also die transiente P_tot eben zu hoch würde.
> Verstehe ich nicht, was Du da meinen könntest.

Ich habe Helmut widersprochen. Lies es nochmal.

>Oder denkst Du wirklich, das Bild wurde nicht zur Bestimmung möglicher
>solcher Punkte,

Welche Punkte denn? Du sprichst in Rätseln.

> sondern für die Spezialanwendung "Einzelpulse" da rein
>gesetzt?

Das Diagramm zeigt den scheinbaren, thermischen Widerstand des IGBTs bei 
Einzelpulsen. Der sinkt scheinbar bei kleinen Pulslängen, denn die 
Wärmeeinergie wird zum Aufheizen des Chips bzw. Kupferträgers benötig, 
darum steigt die Temperatur weniger, als es der statische 
Wärmewiderstand hergeben würde.

Das bedeutet aber NICHT, daß der IGBT bei 8KHz dauerhaften Schalten 
weniger Wärmewiderstand hat als bei 1kHz oder weit darunter! Denn bei 
DAUERHAFTEM Wärmeeintrag nützen die thermischen Kapazitäten im Chip rein 
gar nicht, da spielt nur noch die normale Wärmeleitfähigkeit eine Rolle. 
Darum ist die Aussage von Helmut schlicht falsch.

von DCDC (Gast)


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Hi,

nur eine kurze Anmerkung zum transienten thermischen Widerstand, im 
Handbuch von Semikron ist einiges beschrieben (weis nur aktuell die 
Seite nicht):

https://www.semikron.com/dl/service-support/downloads/download/semikron-applikationshandbuch-leistungshalbleiter-de-2015-08-04/


vielleicht hilft auch das dem einen oder anderem:

https://youtu.be/K-CI29-BKBg
https://youtu.be/AAMySp8Vpkc
https://youtu.be/KsXS28mOpsI

Gruß DC/DC

von Helmut S. (helmuts)


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Hier mal eine Simulation die zeigt, dass die Spitzentemperatur Tj auf 
dem Transistorchip bei Belastung mit kleiner Wiederholrate höher liegt. 
Die blaue Kurve ist für 10kHz, die rote Kurve für 100Hz.

: Bearbeitet durch User
von Walter (www.zth-messtechnik.de) (Gast)


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Hallo,

>Ab 8KHz und größer ist der effective thermische Widerstand junction to
>case ca. 0,4°C/W. Unterhalb 8KHz steigt er auf bis zu 0,77°C/W. Das
>bedeutet, dass  man ab 8kHz die maximale mögliche Verlustleistung nutzen
>kann.

Helmut hat natürlich recht, er hat es ja weiter oben schon erklärt.

@Falk:
Das Zauberwort heißt Cauer- oder Forster-Netzwerk !

Gruß
Walter

von Walter (www.zth-messtechnik.de) (Gast)


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Sorry,
muss Foster heissen

von der schreckliche Sven (Gast)


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Helmut S. schrieb:
> dass  man ab 8kHz die maximale mögliche Verlustleistung nutzen
> kann.

Und wer ist auf so etwas aus?

von Erwin Dirac (Gast)


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Walter (www.zth-messtechnik.de) schrieb:
> Hallo,
>
>> Ab 8KHz und größer ist der effective thermische Widerstand junction to
>>>case ca. 0,4°C/W. Unterhalb 8KHz steigt er auf bis zu 0,77°C/W. Das
>>>bedeutet, dass  man ab 8kHz die maximale mögliche Verlustleistung
>> nutzen >kann.
>
> Helmut hat natürlich recht, er hat es ja weiter oben schon erklärt.
>
> @Falk:
> Das Zauberwort heißt Cauer- oder Forster-Netzwerk !

Nein! Sieh dir das von dir genannte Netzwerk doch selber an!

von Achim S. (Gast)


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der schreckliche Sven schrieb:
> Und wer ist auf so etwas aus?

Die meisten Entwickler werden einen "gesunden" Abstand zur maximalen 
Verlustleistung halten wollen. Wie viel genau, wird jeder etwas anders 
festlegen.

Aber es ist doch immerhin interessant zu wissen, man bei niedrigen 
Frequenzen nochmal einen Faktor ~2 zusätzlich berücksichtigen muss 
gegenüber Schaltfrequenzen >8kHz.

Erwin Dirac schrieb:
> Nein! Sieh dir das von dir genannte Netzwerk doch selber an!

Bezieht sich dein "Nein" auf Helmuts Erklärung oder nur auf Feinheiten 
der Sprachregelung, wie man das Netzwerk benennen darf?

Falls immer noch an Helmuts Erklärung gezweifelt wird, dann auch von mir 
noch dieser Hinweis: für die mittlere Eigenerwärmung spielt tatsächlich 
nur die mittlere Verlustleistung eine Rolle. Aber Helmut hat korrekt 
erklärt, dass bei dieser Spezifikation im Datenblatt der Spitzenwert der 
Eigenerwärmung betrachtet wird. Denn wenn der Spitzenwert zwischendurch 
zu hoch liegt und der Baustein zerstört wird nützt es nichts, dann der 
Baustein ein paar ms später wieder unter den kritischen Wert gelegen 
hätte.

Ob man diesen Faktor 2 in Zth ausnutzen will kann jeder für sich selbst 
entscheiden. Aber Helmut hat damit korrekt die Frage des TO beantwortet, 
wieso im Datenblatt von einem Frequenzbereich gesprochen wird, der bei 
8kHz beginnt.

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