Доброе время суток!

Проектирую тут монстра средней мощности (5квт) - инвертор 200-280VDC -> 220VAC 50hz синус-подобие. с минимальной нагрузкой на выходе не выше 200вт (в идеале 50).
сразу взял пару мощных IGBT irgp50b60pd1, сунул в ltspice и начал смотреть. вроде все ок, только позже заметил очень неприятную вещ:
при малой нагрузке IGBT не успевает запиратся за время DT (конкретно 1-2uS) и при октрытии второго течет кратковременный импульс в несколько десятков ампер.
[attachment=34075:sthrought.gif]

модель
[attachment=34074:sch.gif]

X1 - типа драйвер.
полный мост не рисовал, просто нагрузил катушкой с кондерами полумост, на суть проблемы это не влияет.

на синем граффике видны сквозные токи до 60А.

из этой картинки видно, что время tdOFF (выключения), да и tF (время спада) , растет по мере уменьшения тока.
[attachment=34076:swtime.gif]

значит, по идее, симулятор не дурно выдал такой результат.
иными словами, заявленных 500нс на все переходные процессы далеко не достаточно при столь малых токах.
как это дело обходить? заюзать пару полевиков(хотя этим эффектом страдают все мощные транзисторы) или все же есть другие методы?
частота переключения - 30кгц. меньше взять не могу, тк будет сильный писк а девайс в домашних условиях работать будет.

А что на затворах делается ?

А может, они успевают запираться, просто выходная емкость каскада не успевает перезарядиться, и это просто бросок тока ее заряда?
Или вот еще - контур на выходе в резонансе, кажется? В неточном, да? Тогда может это его ток в момент переключения не в ту сторону идет...
А что будет, если настроить резонанс выше тактовой?

Однако, некоторые дурные инвертаторы работают без сквозняков.
Правда обратные диоды "клацают" пиками импульсной мощности, но средняя
вполне нормальнаы.

на затворах порядок.
после ключа
[attachment=34082:zatvory.gif]
на самом затворе
[attachment=34083:zatv0.gif]
токи там, конечно бьют по емкости под 3А, но это не важно. с реальным драйвером будет меньше


я тоже сразу же так подумал. заявлено всего 322пф. навешивал еще столько же - сковзняк увеличивался не сильно.


да не, птосто, как нагрузку повесил. кондеры делают среднюю точку. вообще вместо кондоров еще один полумост был, просто врезал для простоты.
и это не ток через обмотку, на зеленом граффике видно, что в обмотке ток не скачет до 50A


да, у вас на граффике сквозняков не видно. обратные диоды и должны клацать во время dead time, но как только этот time пройдет, им сразу же надо помочь транзистором, а то, бедные, перетрудятся
на какой частоте у вас это смоделировано? и какой dead time для "сквозных" транзисторов стоит?

я был тоже на диоды подумал., но они там тоже не из особо медленных 120нс.
в итоге 1us должно было хватить за глаза, а хватает где-то 5. при 30кгц это 16%. многовато будет

Сообщение отредактировал brag - Jun 30 2009, 07:39

У IGBT есть такое явление как "хвост" тока , при выключении даже когда затвор разряжен, этот хвост еще существует. Реактивная - индуктивная нагрузка во время dead time забирает этот точек в себя и включение противоположного ключа происходит без сквозняка. Если в полумосте отключить нагрузку вообще , то IGBT могут вдруг неожиданно раскаляться большими динамическим потерями на рассасывание этих хвостов тока.

спасибо большое!
я так и думал. тк емкость ведет себя совсем иначе.
а как быть, если нагрузка очень маленькая(300-500ма) для сравнительно большого(на пример, этого irgp50b60pd1) транзистора?
помогает увеличение dead time, но это тащит за собой снижение и без того не высокой частоты.
видимо, прийдется делать "интеллектуальный dead time". в принципе, не проблемма, тк в девайсе всеми процессами будет управлять Altera.

Понятно. просто мне показалось, что вся эта радость резонирует на частоте ниже тактовой - чуть ниже 20 кгц.
И поддерживает обратный диод открытым к моменту открывания противоположного ключа...

А может ли открытый диод давать удар тока при попытке закрыть его больше, чем в него закачано - я, к стыду своему, не знаю...
А, кстати, на процесс закрывания самого транзистора это не могло бы влиять, интересно?
Вообще, как это все выглядит, если полный мост? Так же или нет? Или вместо емкостей просто питание располовинить в модели...

Схема - сферический конь в вакууме. Нужно добавить паразитные индуктивности на все выводы транзисторов и источника питания как минимум.

да немного резонирует, но не до такой степени. да и эту радость я нарисовал после того, как заметил хвост. увеличил кондеры до 10мкф, чтобы не резонировало но это темы не касается


открытый диод не может давать значительного удара,тк напруга к нему прикладывается обратной полярности ( в смысле, прямой для диода). максимум, это всякие паразитные емкости. иначе бы горели мосты в драйверах шаговых двигателей


если взглянуть на приближенную модель IGBT
[attachment=34090:eqigbt.gif]
то хвост там по другим очевидным причинам..


примерно так же.


в моделях транзисторов они учтены. на источник можно добавить, но это особо не повлияет. на столь длинных хвостах(не менее 200нс при нагрузке в пару ампер).
на картинке из даташита видно, как некисло растет время закрытия при снижении тока коллектора

думаю, мож взять по паре мосфетов вместо IGBT? stw26nm60n - таких, на пример. тогда можно положится на dead time, "генерируемый" драйвером. Dead time всеравно можно сделать управляемым (как только ток через диод начал течь, сразу помогаем диоду транзистором).

Так напряжения не хватит...Я думал, у Вас эти 600вольтовые взяты просто для пробы...
Обычно в таких штуках питание, вроде как плюс-минус 400 или даже 450 , чтобы эффективно использовать накопительные емкости....
А с IGBT, как теперь ясно, еще и для того чтобы давать больше мертвого времени...

По индуктивности источника вы правы. поставил 100нГН, ситуация улучшилась. мы просто снизили пики до 8А. в принципи, индуктивность по питанию я и так собирался ставить, чтобы в случаи КЗ ток не рос с большой скоростю и схема успела отработать это КЗ.



почему не хватит?
откуда в мосте возьмется +-400в, если питалово всего будет до 300?

я нарисовал полумост для пробы
а транзюки взяты изначально реальные. они дешовые и с хорошими характеристиками.

До 10кратного от прямого наблюдал сам. До бесконечности не растет но всё равно много при чрезмерно резком запирании.

IXKC 40N60C тоже неплох 20....60ns 98mOhm 158 nC

IXKC40N60C хороший, спасибо, и у поставщиков есть..
просто я на ixys редко смотрю, тк продавать монстра начну не скоро, и отлаживать прийдется из "подручных" деталей. IRF и ST наиболее доступны со складов в Киеве.


пока не влипал в это

еще надо подумать. полевики выйдут дороже, но не на много, а в сравнении с окончательной стоимостю - вообще копейки.

на полевиках кучу драйверов для шаговиков делал, проблем со сквозняком и диодами небыло. а там принцип аналогичный.

А сквозной ноль? Обычно эти штуки, если я правильно понял, что делается - на две полярности плюс минус 400...