Муки выбора силового транзистора Опции

[Александр просто]

Помогите выбрать силовой транзистор и разобраться в чем отличие. Для коммутации импульсов тока до 4ка. собираю баян из 16 или 18 транзисторов, есть два варианта выбора IRFB3006PbF и IRFP4368PbF при изучении даташитов оказалось, что оба имеют ограничение по току выводов 195 ампер, хотя один в 220 корпусе, а другой в 247. Сопротивление канала близко, а вот емкость затвора у второго почти в два раза больше и просто огромная - 19 нф. да и стоимость второго в два раза дороже. Какой транзистор выбрать ? и еще, чем такие затворы поднимать ?

[georgy31]

Затворы поднимать трансформатором, а выбирать однозначно 247 корпус, бо 220й только ампер 10 и потянет изза тонких ног.
И вообще возьмите полевиков в два раза больше, но на меньший ток, в конечном счёте всё упирается в сечение ног.

Сообщение отредактировал georgy31 - Sep 17 2011, 15:11

[Александр просто]

Затворы поднимать трансформатором, а выбирать однозначно 247 корпус, бо 220й только ампер 10 и потянет изза тонких ног.

Режим работы импульсный, два импульса разной длительности от 0.1 до 10 миллисекунд с паузой, а зачем трансформатор ? коммутируют 25 вольт максимум, да и режим работы один импульс в секунду максимум.
Так непонятно , почему производитель указал и там и там 195 ампер ограничение по сечению выводов ?

[Microwatt]

а зачем трансформатор ? коммутируют 25 вольт максимум, да и режим работы один импульс в секунду максимум.
Так непонятно , почему производитель указал и там и там 195 ампер ограничение по сечению выводов ?

трансформатор имелся в виду в затворе. чтобы увеличить ток управления на затворы большой емкости.

[Serg SP]

трансформатор имелся в виду в затворе. чтобы увеличить ток управления на затворы большой емкости.

Думаю, основное предназначение драйверного трансформатора всё-таки не увеличение тока управления, а гальваническая развязка силы от управы.
Кстати, у Вас ключ внизу или вверху? Просто от этого зависит, нужна ли гальваническая развязка сила/управление. Поднимать такие затворы желательно специальными драйверами, да с учётом не детской входной ёмкости затвора умощнить эти драйверы эмиттерным повторителем.
Согласен с georgy31 по части выбора ключей - в корпусе TO247 и увеличения их количества. Наверное, с учётом 10 мС работа/ 990 мС пауза все-таки не в 2 раза, но 25 шт. будет в самый раз.

[georgy31]

Производителю надо продать свой мосфет, кстати очень удачный, а вы с калькулятором посчитайте сечение выводов, и умножте на свой ток, и всё поймёте.

[Plain]

почему производитель указал и там и там 195 ампер ограничение по сечению выводов ?

Во-первых, это для постоянного тока. И очевидно, что исходя из допустимого температурного градиента, исключающего механическое разрушение. Подключение ноги истока к кристаллам у этих корпусов одинаковое — тремя алюминиевыми проводами общим сечением 0,6 мм², и погонная рассеиваемая мощность тоже одинаковая — для 195 А это 1,8 Вт/мм.

Драйверы, например, есть такие.

И я тоже рекомендую ощутимо увеличить число транзисторов.

[Александр просто]

Производителю надо продать свой мосфет, кстати очень удачный, а вы с калькулятором посчитайте сечение выводов, и умножте на свой ток, и всё поймёте.

Удачный, это какой из них ?
По сечению выводов все не так просто, как я думал, я уже спалил один IRFB3006, так что он сам раскрылся мне кажется, что от приварки кристалла тоже зависит максимальный ток.
Ключ внизу, драйвер пока стоит IXDD414 в дипе 8

Во-первых, это для постоянного тока. И очевидно, что исходя из допустимого температурного градиента, исключающего механическое разрушение. Подключение ноги истока к кристаллам у этих корпусов одинаковое — тремя алюминиевыми проводами общим сечением 0,6 мм², и погонная рассеиваемая мощность тоже одинаковая — для 195 А это 1,8 Вт/мм.

Драйверы, например, есть такие.

И я тоже рекомендую ощутимо увеличить число транзисторов.

Спасибо за ссылку, буду изучать, выходит что лучше взять не в 220 корпусе, а в D2PAK 7 выводов IRFS3006-7PPbF у него аж 5 ног выходит и ток уже 240 ампер.
Просто разница в цене два раза и зачем платить больше ?

[Microwatt]

Думаю, основное предназначение драйверного трансформатора всё-таки не увеличение тока управления, а гальваническая развязка силы от управы.

да, и такое тоже. во всяком случае. не в цепи нагрузки.

[Прохожий]

Помогите выбрать силовой транзистор и разобраться в чем отличие. Для коммутации импульсов тока до 4ка. собираю баян из 16 или 18 транзисторов, есть два варианта выбора IRFB3006PbF и IRFP4368PbF при изучении даташитов оказалось, что оба имеют ограничение по току выводов 195 ампер, хотя один в 220 корпусе, а другой в 247. Сопротивление канала близко, а вот емкость затвора у второго почти в два раза больше и просто огромная - 19 нф. да и стоимость второго в два раза дороже. Какой транзистор выбрать ? и еще, чем такие затворы поднимать ?

Не хватает данных.
Какова частота? Максимальная.
От нее будет зависеть многое...

[Александр просто]

Не хватает данных.
Какова частота? Максимальная.
От нее будет зависеть многое...

Два импульса один за другим с паузой от 2 миллисекунд, длительность каждого регулируется от 0.1 до 10 миллисекунды, режим работы одна пачка в 5 секунд, это самое быстрое, а вообще раз в минуту типовое, это сварочный аппарат, быстрее там не надо.

Да еще, открыть затворы надо как можно быстрее, а вот закрывать желательно не резко, так как индуктивность проводов при таком токе дает очень большие выбросы. Емкость затворов приблизительно от 200 до 400 нанофарад

[Прохожий]

Два импульса один за другим с паузой от 2 миллисекунд, длительность каждого регулируется от 0.1 до 10 миллисекунды, режим работы одна пачка в 5 секунд, это самое быстрое, а вообще раз в минуту типовое, это сварочный аппарат, быстрее там не надо.

Да еще, открыть затворы надо как можно быстрее, а вот закрывать желательно не резко, так как индуктивность проводов при таком токе дает очень большие выбросы. Емкость затворов приблизительно от 200 до 400 нанофарад

Скорость спада тока никто ключевыми транзисторами не регулирует.
Может произойти небольшой бабах (или большой, как повезет).
Для этого надо придумывать специальные демпферные цепи.
Для изготовления баяна более, чем из 3-х транзисторов надо иметь специальное оборудование.
Сюда же накладывается весьма печальный факт, что кристалл внутри корпуса уже разварен и имеет уникальные для каждого из корпусов паразитные параметры.
Так же потребуются меры по выравниванию токов и напряжений внутри баяна.
И в качестве предупреждения пример из жизни.
Наблюдал процессор от 1200 кВаттного генератора на основе поршневого газового двигателя от известной конторы Перкинс .
Там используется раздельное зажигание для каждого из 16-ти цилиндров.
Для каждой из катушек собран баян на IRF620.
Так вот. Этот процессор разворотило так, что текстолит превратился в труху, а заливка испарилась вместе с частью корпуса.
Жаль, что не сохранил фотографию.
Анализ показал, что скорее всего, это было связано с рассинхронизацией включения транзисторов в одном из баянов в связи со старением кристаллов последних.
Это произошло при высокой температуре окружающей среды.

Сообщение отредактировал Прохожий - Sep 17 2011, 21:21

[SergCh]

Кстати да, даже два параллельно включенных мосфита в импульсном режиме работают очень несимметрично.
А вот по поводу регулирования скорости включения и выключения не согласен, в определённых пределах вполне можно ею управлять в поисках компромиса между шумами, кпд и надёжностью.

[NGK]

Помогите выбрать силовой транзистор и разобраться в чем отличие. Для коммутации импульсов тока до 4ка. собираю баян из 16 или 18 транзисторов, есть два варианта выбора IRFB3006PbF и IRFP4368PbF при изучении даташитов оказалось, что оба имеют ограничение по току выводов 195 ампер, хотя один в 220 корпусе, а другой в 247. Сопротивление канала близко, а вот емкость затвора у второго почти в два раза больше и просто огромная - 19 нф. да и стоимость второго в два раза дороже. Какой транзистор выбрать ? и еще, чем такие затворы поднимать ?

А в сторону модулей на большие токи Вы смотрели?
Например по ссылкам Ixys, Microsemi
По идее, 5 - 10 модулей подключить параллельно будет проще, чем 16 - 18 транзисторов. И перегрузочная способность у модулей лучше, и к токоведущим шинам их подключать проще. Драйвер в любом случае лучше ставить на каждый ключ/модуль свой.

[Александр просто]

А в сторону модулей на большие токи Вы смотрели?
Например по ссылкам Ixys, Microsemi
По идее, 5 - 10 модулей подключить параллельно будет проще, чем 16 - 18 транзисторов. И перегрузочная способность у модулей лучше, и к токоведущим шинам их подключать проще. Драйвер в любом случае лучше ставить на каждый ключ/модуль свой.

А где таких зверьков брать, что то ни цен ни наличия. Наверное заказные позиции ?

[SmartRed]

Скорость спада тока никто ключевыми транзисторами не регулирует.
Может произойти небольшой бабах (или большой, как повезет).
Для этого надо придумывать специальные демпферные цепи.

Отстали вы от жизни.
Уже давно и успешно применяется обратная связь в драйверах по напряжению на ключе для ограничения выбросов при закрывании.

 PEE_2009_12_Advanced_Active_Clamping.pdf ( 492.59 килобайт ) Кол-во скачиваний: 201

 pelincec2005.pdf ( 355.85 килобайт ) Кол-во скачиваний: 461

[Прохожий]

Отстали вы от жизни.
Уже давно и успешно применяется обратная связь в драйверах по напряжению на ключе для ограничения выбросов при закрывании.

Это дело известно со времен первого электронного коммутатора от зажигания автомобиля.
Оно применимо лишь для низких частот и для низких напряжений.
С которыми я, увы, дела не имею.
При высоких частотах коммутации суммарные динамические потери на ключевом элементе будут очень большими.
Посему ставят специальные R-L-D-C цепи, называемые снабберами.
Они и принимают на себя удары стихии в виде нескомпенсированных индуктивно емкостных выбросов.

[Александр просто]

Это дело известно со времен первого электронного коммутатора от зажигания автомобиля.
Оно применимо лишь для низких частот и для низких напряжений.
С которыми я, увы, дела не имею.
При высоких частотах коммутации суммарные динамические потери на ключевом элементе будут очень большими.
Посему ставят специальные R-L-D-C цепи, называемые снабберами.
Они и принимают на себя удары стихии в виде нескомпенсированных индуктивно емкостных выбросов.

А вот в такой схеме чем лучше всего гасить выбросы, величина импульса тока до 4 ка.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[SmartRed]

Это дело известно со времен первого электронного коммутатора от зажигания автомобиля.
Оно применимо лишь для низких частот и для низких напряжений.
С которыми я, увы, дела не имею.
При высоких частотах коммутации суммарные динамические потери на ключевом элементе будут очень большими.
Посему ставят специальные R-L-D-C цепи, называемые снабберами.
Они и принимают на себя удары стихии в виде нескомпенсированных индуктивно емкостных выбросов.

Да, частоты низкие, килогерц до десяти, в зависимости от задачи, а насчет низких напряжений вы порогячились: сила от двенадцатого класса и выше - типичные задачи силовой электроники.
Рекурперационные снабберы городить сильно сложно, а диссипирующие не просто и дорого (заказные планарные резисторы, куча механики...)
Гораздо проще взять прибор с запасом и ограничить dI/dt.

У ТС кстати, единичные импульсы. Сеять тепло в правильных приборах - то что доктор прописал.

[SmartRed]

А вот в такой схеме чем лучше всего гасить выбросы, величина импульса тока до 4 ка.

А откуда 4 кА, если 10/4m = 2 kA ?
У вас L/R = 0.25 mS. Оптимистичная оценка для минимальной длительности импульса тока 1 mS.
И с максимальной длиной импульса у вас фиаско какое то... Емкости накопителя категорически недостаточно.
Я бы вместе с каждым из ключей поставил бы диод в питание на соответствующий импульсный ток.
Шустрые сильноточные драйвера городить нет никакого смысла. У вас постоянная времени 250 микросекунд!
За несколько микросекунд откроете ключи и хорошо.
Выключайте также неспешно, и не придется бодаться с индуктивностью монтажа.

[Александр просто]

А откуда 4 кА, если 10/4m = 2 kA ?
У вас L/R = 0.25 mS. Оптимистичная оценка для минимальной длительности импульса тока 1 mS.
Я бы вместе с каждым из ключей поставил бы диод в питание на соответствующий импульсный ток.
Шустрые сильноточные драйвера городить нет никакого смысла. У вас постоянная времени 250 микросекунд!
За несколько микросекунд откроете ключи и хорошо.
Выключайте также неспешно, и не придется бодаться с индуктивностью монтажа.

Максимальное рабочее напряжение на конденсаторе 25 вольт, отсюда и ток, который я указал, просто оно регулируется от 3 до 25 вольт.
В макете использую 12 штук IRFB3006 и драйвер IXDD414, пока получить время выхода импульса на рабочий ток быстрее чем за 200 микросекунд не удается, да и не сильно надо , а вот сделать плавный спад тока очень желательно, но может возникнуть ситуация, когда транзистор еще открыт, а цепь разорвалась из за искрения, как тогда защитить транзисторы?

[NGK]

А где таких зверьков брать, что то ни цен ни наличия. Наверное заказные позиции ?

Microsemi точно есть в Дижики. Ixys в РФ вроде бы доступен, надо смотреть дилеров и звонить/писать им.

[SNGNL]

Попробуйте применить тиристор (таблетку) на килоамперный диапазон, сие получше будет, нежели изощрения с защитой и т. д.

[Прохожий]

Гораздо проще взять прибор с запасом и ограничить dI/dt.

С баяном это не прокатит.
Слишком по-разному элементарные транзисторы будут реагировать на этот хак.

[Александр просто]

Microsemi точно есть в Дижики. Ixys в РФ вроде бы доступен, надо смотреть дилеров и звонить/писать им.

За 200 долларов там и тут будет 250, итого не меньше 1000 баксов только за силовые транзисторы. Я взял сегодня за 2500 руб. 24 штуки IRFS3006-7PPbF, этого должно хватить на токи до 4ка.
Согласен, возни больше и требования жесткие, но разница в цене больше чем в 10 раз того стоит.
К тому же ремонтопригодность модуля нулевая, а транзистор заменил и все.

Попробуйте применить тиристор (таблетку) на килоамперный диапазон, сие получше будет, нежели изощрения с защитой и т. д.

К сожалению нельзя, используется два импульса , один за другим, с разрывом токовой цепи.

[Прохожий]

За 200 долларов там и тут будет 250, итого не меньше 1000 баксов только за силовые транзисторы. Я взял сегодня за 2500 руб. 24 штуки IRFS3006-7PPbF, этого должно хватить на токи до 4ка.
Согласен, возни больше и требования жесткие, но разница в цене больше чем в 10 раз того стоит.
К тому же ремонтопригодность модуля нулевая, а транзистор заменил и все.

В баяне просто так транзистор не заменишь.
В модуле все работы по подбору кристаллов и их одинаковой разварке выполнены за Вас.
Так же выполнены работы по выравниванию температуры на элементарных кристаллах за счет корпуса.
Проведена отбраковка всех модулей, не отвечающих требованиям, во всем температурном диапазоне.
Поэтому они и стоят намного дороже.
Нам удалось реально подружить только 4 IGBT в параллель в максимуме.
На это ушло значительное время, пока отрабатывался конструктив этого дела и стендовое оборудование.

[SmartRed]

С баяном это не прокатит.
Слишком по-разному элементарные транзисторы будут реагировать на этот хак.

Можно сделать оценки.

Берем 24 ключа IRFS3006-7PPbF.
Делаем фронты напряжения и тока по 1 микросекунде.
Импульсная мощность (4000/24)*25/2 = 2.1 кВт
Для двух микросекунд и одиночного импульса имеем динамическое тепловое сопротивление около 2.5е-3 градус на Ватт.
Получаем dT всего 5.3 градуса за переключение.
Даже если будет перекос в динамике на порядок - не смертельно.
Потери проводимости дают dT порядка 12 градусов за 10 mS.

Можно завалить фронты еще сильнее.

[Александр просто]

Можно сделать оценки.

Берем 24 ключа IRFS3006-7PPbF.
Делаем фронты напряжения и тока по 1 микросекунде.
Импульсная мощность (4000/24)*25/2 = 2.1 кВт
Для двух микросекунд и одиночного импульса имеем динамическое тепловое сопротивление около 2.5е-3 градус на Ватт.
Получаем dT всего 5.3 градуса за переключение.
Даже если будет перекос в динамике на порядок - не смертельно.
Потери проводимости дают dT порядка 12 градусов за 10 mS.

Можно завалить фронты еще сильнее.

У меня никак не получается одна микросекунда, 200 получается, вот график нарастания тока в импульсе длительностью 1 миллисекунда, и это при токе всего 1200 ампер. График снят с шунта, включенного вместо нагрузки.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[SNGNL]

К сожалению нельзя, используется два импульса , один за другим, с разрывом токовой цепи.

Несколько накопителей с ключами на общую нагрузку.

[Tiro]

Максимальное рабочее напряжение на конденсаторе 25 вольт, отсюда и ток, который я указал, просто оно регулируется от 3 до 25 вольт.
В макете использую 12 штук IRFB3006 и драйвер IXDD414, пока получить время выхода импульса на рабочий ток быстрее чем за 200 микросекунд не удается, да и не сильно надо , а вот сделать плавный спад тока очень желательно, но может возникнуть ситуация, когда транзистор еще открыт, а цепь разорвалась из за искрения, как тогда защитить транзисторы?

1) Александр, демпферную цепь нужно поставить на каждый транзистор, а затем соединять ключи параллельно.
2) Не жалейте транзисторов в драйверах затворов, хоть на каждый транзистор поставьте свой повторитель, чтобы обеспечить необходимые скоростные параметры переключения.
3) Важно в каждом ключике обеспечить минимальную индуктивность в демпферной цепи, причем транзисторы должны иметь запасы по напряжению. Это все считается.
4) Если транзистор открыт, то искрение ему не страшно. Искрить будеть место разрыва.

Если прекращать ток в 100 А за 100 нс на индуктивности в 10 нГн, то перенапряжение будет 10 В. 10 нГн вы уже будете иметь только на выводах транзистора, даже без учета трасс. Транзисторы на 50 В в Вашей ситуации это минимум.

Параллелить MOSFET попроще, у них сопротивление канала растет с температурой, в отличие от IGBT. Только надо иметь в виду, что разброс по току все равно будет и нужно иметь запас.

[NGK]

За 200 долларов там и тут будет 250, итого не меньше 1000 баксов только за силовые транзисторы. Я взял сегодня за 2500 руб. 24 штуки IRFS3006-7PPbF, этого должно хватить на токи до 4ка.

Коллега, я все-таки рекомендую повинмательней поискать их в РФ.
Раз.
Два
три
Можно попробовать "поиграть" с тем, что пиковый ток через модуль может быть больше, чем средний. МОСФЕТы должны выдержать, если ОБР и тепловый режимы не нарушать.
Я давал Вам ссылки только на модули с одиночным транзистором. Есть еще и модули "два транзистора с общим истоком" и "чоппер", т. е. нижний МОСФЕТ и верхний диод.
Ну и полное разнообразиеи полумостов.
Или вот, например в Аргусе всего за $197. Можно попробовать поставить 3 таких модуля в параллель, с учетом их высокой перегрузочной способности и формы тока у Вас.

[alexQ]

Александр, гляньте в личку.
я там вам сбросил информацию по мосфетам NXP серии BUKxxx,