Wyniki 1-10 spośród 16 dla zapytania: authorDesc:"Piotr GRZEJSZCZAK"

Opis procesu wyłączania tranzystora MOSFET w przekształtnikach wysokiej częstotliwości DOI:10.15199/48.2016.05.32

Czytaj za darmo! »

W pracy został przedstawiony zwarty opis analityczny procesu wyłączania tranzystora MOSFET, odnoszący się do rozwiązań stosowanych w układach wysokoczęstotliwościowych. W opisie wykorzystano wyniki analizy symulacyjnej, opartej na bardzo precyzyjnym modelu tranzystora CoolMOS firmy Infineon (IPW60R070C6). Przedstawiono wyniki pomiarów eksperymentalnych mocy traconej przy wyłączaniu tranzystora w falowniku mostkowym pracującym z częstotliwością 100kHz, które potwierdzają poprawność rozważań teoretycznych. Abstract. This paper contain a detailed study of high voltage Power MOSFET turn off process which occur in high frequencies applications. Presented description is based on simulation with very precious simulation model of Infineon’s CoolMOS transistor (IPW60R070C6). Experimental results of MOSFET turn off power losses measurement in H-bridge inverter works with 100kHz were also presented. This results confirmed correctness of analytical description presented by the author. (Study of high voltage MOSFET turn off process in high frequency converters). Słowa kluczowe: tranzystory MOSFET, proces wyłączania, pojemność pasożytnicza. Keywords: Power MOSFET, turn off process, parasitic capacitance. Wstęp W energoelektronicznych przekształtnikach pracujących z wysoką częstotliwością przełączeń głównym składnikiem całkowitych strat mocy są straty komutacyjne [1]. Jednym ze sposobów ograniczania energii traconej w stanach dynamicznych w tranzystorach jest skracanie czasów załączania i wyłączania poprzez zmniejszanie rezystancji obwodu bramkowego [2]. W przypadku nowych technologii wysokonapięciowych tranzystorów MOSFET (np. CoolMOS), stosowanie bardzo małych wartości rezystancji bramkowej lub sterowanie bez dodatkowego rezystora może prowadzić do uzyskania procesów łączeniowych, których opis różni się od stosowanego powszechnie dla tego typu łączników [3]. Może to prowadzić do błędnej interpretacji przy szacowaniu wartości łączeniowych s[...]

Analityczny opis łączeniowych strat energii w wysokonapięciowych tranzystorach MOSFET pracujących w mostku DOI:10.15199/48.2015.09.12

Czytaj za darmo! »

W pracy przedstawiono analityczny opis łączeniowych strat energii w łącznikach z wysokonapięciowymi tranzystorami MOSFET, pracującymi w topologii mostkowej. Analizie poddano straty energii przy załączaniu twardym i miękkim, a także przy załączaniu małego prądu obciążenia i przy pracy bez obciążenia. W opisie uwzględniono wpływ pasożytniczych pojemności złączowych i zewnętrznych pojemności elementów półprzewodnikowych a także pasożytniczą pojemność odbiornika. Do wyprowadzenia zależności określających straty energii w łącznikach z tranzystorami MOSFET, wykorzystano zasadę zachowania ładunku i energii. Otrzymane zależności matematyczne wykorzystują wielkości dostępne w katalogach lub do określenia których wystarczą proste testy eksperymentalne. Abstract. This paper presents an analytical description of the switching energy losses in high voltage MOSFETs used in the H-bridge converters. The energy losses in hard- and soft- switching and under both with light load and without load were analyzed. In the analytical model the parasitic junction capacitance, external capacitance of the semiconductors, and equivalent parasitic capacitance of the load were taken in the account. By obeying conservation of energy and conservation of electric charge laws during the analytical investigations the equations describing the energy losses are derived. The mathematical formulas that are provided by this research can be used for determining the switching losses generated in the semiconductor devices using parameters from manufacturers catalogues. (Analytical description of the switching losses in high voltage MOSFET H - bridge). Słowa kluczowe: MOSFET, straty energii, twarde załączanie, pojemności pasożytnicze. Keywords: high-voltage MOSFET, switching losses, hard-switching, parasitic capacitance. Wprowadzenie Spotykany w literaturze sposób opisu łączeniowych strat energii w tranzystorach mocy polega na analizie przebiegów wartości chwilowych napięcia i prądu[...]

Minimizing the switching energy losses in high-voltage MOFSET transistors operating in a hard-switching mode DOI:10.15199/13.2015.12.2


  The dynamic properties of structural diodes in high-voltage MOSFET silicon transistors have a decisive influence on the magnitude of energy losses in high-frequency hard-switching converters [1]. In this process (Fig. 1), the current iD2 associated with the reverse recovery charge Qrr of the diode D2 is added to the load current iL switched on by the transistor T1, causing a considerable increase in the switching energy Esw. Besides, the rapid decrease in the switch-on current iT1on at the end of the process (the ramp di/dt) causes overvoltages in the converter's parasitic inductances that are dangerous to the circuit, which might damage the transistors and are the source of strong electromagnetic disturbances. In addition, the high voltage ramp du/dt, accompanying the fast discharging of the connectors' capacities with a large current pulse is the cause of gate circuit disturbances that manifest themselves in repeated, uncontrolled switching on of the complementary connector, which adds up to the converter power losses. The literature proposes different methods of reducing the adverse influence of the parasitic properties of MOFSET body diodes. Most often, complex control algorithms are used, which allow the hard switching of transistors in the converter to be avoided [2]. Some constructional solutions are also found, which either restrict the participation of those diodes in the conduction of current [3] or totally eliminate their role in the operation of the circuit [4]. Each of these solutions causes a significant complication of the control system itself or the converter’s construction, which limits their application in practice. Examination of the dynamic properties of MOSFET body diodes In order to minimize the switching energy losses and effectively reduce the magnitude of power losses of the entire converter, the knowledge of the dynamic properties of the transistor body diodes will be required. Un[...]

Procesy łączeniowe tranzystorów MOSFET w mostkach wysokonapięciowych


  Dążenie do zwiększenia współczynnika gęstości mocy przekształtników energoelektronicznych, przy zachowaniu wysokiej sprawności energetycznej, skłania do ciągłego podwyższania częstotliwości przełączeń łączników mocy. Ograniczanie strat energii w takich układach uzyskuje się głównie przez skracanie czasów załączania ton i wyłączania toff tranzystorów, co powoduje zwiększanie stromości napięć i prądów w obwodach głównych przekształtników. Obecnie dostępne przyrządy półprzewodnikowe, takie jak wysokonapięciowe krzemowe tranzystory MOSFET, tranzystory JFET i MOSFET oraz diody Schottky’ego z węglika krzemu, pozwalają na pracę z bardzo szybkimi procesami łączeniowymi (poniżej 50 ns) przy napięciach znacznie powyżej 300 V. Duże stromości napięć i prądów są przyczyną występowania niekorzystnych zjawisk, wynikających z istnienia indukcyjności i pojemności pasożytniczych w rzeczywistych obwodach głównych przekształtników [1-3]. Do tych zjawisk należy zaliczyć przede wszystkim sprzężenia elektromagnetyczne (EMI) oraz zaburzenia procesów łączeniowych, które mogą być przyczyną zwiększonych strat a nawet zniszczenia tych elementów [4]. Mechanizmy poszczególnych niepożądanych zjawisk występujących w przekształtnikach z szybkimi łącznikami zostały opisane w szeregu publikacji [5-9]. Celem pracy jest lepsze rozpoznanie istotnych problemów dotyczących wpływu konfiguracji geometrycznej obwodu głównego i sterującego na pracę tranzystorów MOSFET w gałęzi mostka. Głównie zwrócono przy tym uwagę na wysokonapięciowe tranzystory krzemowe [10]. W pierwszej części pracy opisano ograniczenia związane z elementami pasożytniczymi, występującymi w obwodzie głównym gałęzi i w obwodach sterowników bramkowych oraz w samych tranzystorach MOSFET (indukcyjności i pojemności pasożytnicze, dioda strukturalna (podłożowa) tranzystora). Drugą część pracy poświęcono metodom poprawy konfiguracji przestrzennej obwodu mającym na celu zmniejszenie łączeniowych stra[...]

Wykorzystanie modeli symulacyjnych do wyznaczania strat łączeniowych w tranzystorach podwójnego mostka aktywnego DOI:10.12915/pe.2014.02.48

Czytaj za darmo! »

W referacie przedstawiono wyniki badań symulacyjnych oraz pomiarów laboratoryjnych mające na celu udoskonalenie metodyki wyznaczania strat łączeniowych w tranzystorach MOSFET pracujących w przekształtnikach mostkowych. Obiektem, w odniesieniu do którego prowadzono badania jest podwójny mostek aktywny, dla którego uwzględniono znamienne stany pracy charakteryzujące sie miękkim i twardym załączaniem tranzystorów oraz specyficznymi warunkami przełączania przy niewielkim obciążeniu. Podany jest sposób wykorzystania i ocena przydatności firmowych modeli w SPICE przy wyznaczeniu strat w stanach dynamicznych tranzystorów MOSFET. Abstract. In the paper some results of simulation and real laboratory measurements in the aim of improvement of methodology of power switching loss estimation in MOSFET’s are presented. The objective converter circuit respectively which the investigations are done is dual active bridge. Its specific mode of working as soft or hard switching as well as switching at low loads has been taken into account. The example of application of producer applied MOSFET SPICE models for switching power loss estimation is given. (Simulation and laboratory investigations of switching power losses in dual active bridge MOSFET’s). Słowa kluczowe: Straty łączeniowe MOSFET’ów, podwójny mostek aktywny, termowizyjne pomiary mocy Keywords: MOSFET switching power losses, dual active bridge, thermovision power measurement doi:10.12915/pe.2014.02.48 Wstęp Tranzystory MOSFET z uwagi na swoją budowę i związane z nią szczególne właściwości są często wykorzystywane w przekształtnikach zapewniających tzw. miękkie przełączanie. Dzięki temu układy zbudowane z ich zastosowaniem wykazują bardzo dobre parametry energetyczne i mogą pracować z wysokimi częstotliwościami przy stosunkowo małych stratach energii. W warunkach pracy z miękkim przełączaniem, stosunkowo łatwo jest wyznaczyć straty mocy, które w głównym stopniu są stratami prze[...]

Analityczny opis nieliniowej pojemności wysokonapięciowych łączników energoelektronicznych przy wyznaczaniu strat energii DOI:10.12915/pe.2014.11.22

Czytaj za darmo! »

W pracy przedstawiono sposób analitycznego wyznaczania pojemności wysokonapięciowych tranzystorów MOSFET i diod Schottky'ego SiC, stosowanych w przekształtnikach wysokiej częstotliwości. Silna nieliniowość oraz trudności w pomiarach sprawiają, że zwykle wykorzystywane są wartości zastępcze tych pojemności, nieprowadzące do poprawnych obliczeń mocy strat łączeniowych. Zaproponowany sposób charakteryzowania pojemności prowadzi do uściślenia wyników, co zostało zweryfikowane w badaniach symulacyjnych i eksperymentalnych. Abstract. The paper presents specific problems of analytic approach to determining capacitances of high-voltage MOSFET and Schottky diodes. Strong non-linearity of these capacitances leads to real problems in design calculations for high frequency converters because inadequate value of capacitance is taken into account. The proposed method of based on the approximation of data curves using an analytic function offers a significant improvement of calculation results. This has been verified with simulations and laboratory measurement test. (Analytical description of nonlinear capacitance of high-voltage power switches in estimating switching losses). Słowa kluczowe: pojemności pasożytnicze łączników, łączeniowe straty mocy, tranzystory MOSFET, diody Schottky'ego SiC Keywords: nonlinear capacitance, MOSFET parasitic capacitances, switching losses, SiC Schottky diodes. doi:10.12915/pe.2014.11.22 Wstęp Wyznaczanie strat mocy w podzespołach przekształtnika, pracującego z bardzo wysoką częstotliwością przełączeń (fs > 100kHz)[1] jest zagadnieniem niełatwym. Szczególnie trudne jest prawidłowe oszacowanie łączeniowych strat energii w przyrządach półprzewodnikowych. W przypadku wysokonapięciowych tranzystorów MOSFET, energia tracona podczas przełączania jest ściśle związana z istnieniem w ich strukturze znacznych pojemności, które są silnie nieliniowe i zależne od napięcia dren-źródło [2]. Wysokonapięciowe diody Schot[...]

Determination of the basic parameters of the high-frequency planar transformer DOI:10.15199/48.2016.06.13

Czytaj za darmo! »

The study is dedicated to the experimental and analytical determination of the parameters of the π-shape circuit models of high-frequency two-winding planar transformers used in various types of power electronic converters. For determining the winding capacitance, magnetizing and leakage inductances, waveforms of the voltage and current in the primary winding of a no-loaded and short-circuit transformer were used. The resistances of both windings for alternating current and the resistance corresponding to power losses in magnetic core were determined analytically based on Dowell’s and Steinmetz’s formulas, while considering the effect of temperature. The subject under consideration was a 5600 VA planar ferrite-core transformer designed for operating with a rectangular-wave primary voltage of 360 V and a frequency equal 100 kHz. Streszczenie. Pracę poświęcono eksperymentalnemu i analitycznemu wyznaczaniu parametrów modeli obwodowych kształtu π wysokoczęstotliwościowych dwuuzwojeniowych transformatorów planarnych stosowanych w różnego rodzaju przekształtnikach energoelektronicznych. Do wyznaczania pojemności uzwojeń, indukcyjności magnesującej i indukcyjności rozproszenia wykorzystano oscylogramy napięcia i prądu uzwojenia pierwotnego transformatora pracującego bez obciążenia i w stanie zwarcia. Rezystancje obu uzwojeń dla prądu przemiennego oraz rezystancję odpowiadającą stratom mocy w rdzeniu wyznaczono analitycznie na podstawie wzorów [...]

Sterownik dwukierunkowego wielomodułowego przekształtnika DC//DC zrealizowany na platformie FPGA DOI:10.15199/48.2018.03.07

Czytaj za darmo! »

Rosnące zapotrzebowanie na "czystą" energię elektryczną, wymaga zmiany tradycyjnego sposobu jej przetwarzania i zarządzania. Integracja odnawialnych źródeł energii (OZE) z systemem elektroenergetycznym, opartym głównie na konwencjonalnych źródłach energii niesie za sobą konieczność stosowania dodatkowych pośrednich stopni jej przetwarzania, w celu zapewnienia najwyższego stopnia niezawodności całego systemu. Nowa wizja systemu elektroenergetycznego przewiduje zastosowanie inteligentnych mikrosieci (w literaturze anglojęzycznej określanych jako smart grids i microgrids) skupiających lokalnie rozproszone źródła, magazyny i odbiorców energii elektrycznej [1]. W obecnej fazie prowadzonych prac badawczych, szczególnie ciekawa i obiecująca jest koncepcja rozwoju mikrosieci prądu stałego, której centralną magistralę stanowi linia prądu stałego charakteryzująca się średnim napięciem [2]. Do linii tej dołączone są zarówno źródła OZE jak również stacjonarne magazyny energii i jej odbiorcy. Mikrosieci DC (rys.1), wyposażone w nowoczesne przekształtniki energoelektroniczne oraz inteligentne czujniki mogą zapewnić wysoki stopień niezawodności, łatwość rekonfiguracji i rozbudowy oraz wygodne zarządzanie przepływem tej energii, dopasowanym do aktualnego zapotrzebowania [1]. Ze względu na konieczność zapewnienia sprzęgu DC//DC o odpowiednio dużej przekładni napięciowej i dużej mocy, przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej częstotliwości łączeń tranzystorów, przy obecnej technologii łączników półprzewodnikowych, uzasadnione jest stosowanie układów modułowych [3]. Przekształtniki wielomodułowe mogą występować w różnych konfiguracjach połączeń (rys. 2), dzięki czemu mogą być łatwo dopasowywane do różnych potrzeb, bez konieczności zmiany parametrów pojedynczego modułu. Główne korzyści płynące z modułowej struktury sprzęgu to: zwiększenie mocy układu, możliwość zwielokrotnienia przekładni napięciowej oraz wzrost niezawodności np. przez zasto[...]

Badania właściwości trójfazowego przekształtnika sieciowego PWM z diodami zwrotnymi z węglika krzemu

Czytaj za darmo! »

Wprowadzane są na rynek przyrządy półprzewodnikowe - łączniki mocy wykonane z węglika krzemu. Niezależnie od właściwości termicznych predestynujących je do zastosowań wysokotemperaturowych, bada się celowość ich zastosowania w obszarach typowych dla przyrządów krzemowych. Diody Schottky’ego z węglika krzemu zastosowane jako diody zwrotne w przekształtnikach PWM z uwagi na właściwości zapewniają zmniejszenie strat łączeniowych. Celem pracy jest przestawienie wyników obliczeń i pomiarów laboratoryjnych obrazujących na przykładzie 5 kVA modelu jakie wymierne korzyści wynikają dzięki zastosowaniu diod z węglika krzemu. Możliwe jest w takim przypadku zwiększenie częstotliwości łączeń i uzyskanie związanych z tym korzystniejszych parametrów konstrukcyjnych układu. Abstract. New semic[...]

Diody Schottky'ego z SiC w falownikach napięcia z krzemowymi tranzystorami MOSFET- badania eksperymentalne

Czytaj za darmo! »

W cyklu dwóch publikowanych kolejno artykułów przedstawiono zagadnienia dotyczące oceny korzyści jakich można oczekiwać w zakresie poprawy właściwości użytkowych, w tym głównie sprawności energetycznej, urządzeń energoelektronicznych budowanych z zastosowaniem przyrządów z węglika krzemu (SiC). W pierwszym z dwóch artykułów zaprezentowano wyniki badań eksperymentalnych łączników oraz kompletnych niskonapięciowych trójfazowych falowników PWM (100V; 500VA) o częstotliwość przełączeń powyżej 50 kHz, w których zastosowano krzemowe tranzystory MOSFET z diodami zwrotnymi w postaci diod Schottky’ego z węglika krzemu. Wyznaczone eksperymentalnie łączeniowe straty energii wskazują na korzystne właściwości energetyczne falowników z przyrządami z SiC. Badania symulacyjne falowników o mocach 500VA i 5000VA przedstawiono w spójnym tematycznie artykule, zamieszczonym w niniejszym numerze. Abstract. In the two connected and published in serial numbers papers the simulation and experimental results are presented in order to determine impact of silicon carbide devices on reduction of power losses in the power electronics equipment. In this first one the experimental investigations results of alone switches consist of low voltage MOSFETs and anti-parallel SiC Schottky diodes as well as complete three phase PWM low voltage inverters operating at switching frequency over 50 kHz (100V/500VA) have been presented. The experimentally determined switching and conducting losses show the good energetic properties of voltage source inverter built with MOSEFETs and SiC diodes. The simulating investigations of the 500VA and 5000VA inverters are the subject of the second paper which is published in this issue. (Silicon carbide Schottky Barrier Diodes in PWM voltage source inverters with MOSFETs - experimental investigations.). Słowa kluczowe: diody Schottky’ego z węglika krzemu, SiC, tranzystory MOSFET, COOLMOS, falowniki PWM,. Keywords: Silicon - Carbide Scho[...]

 Strona 1  Następna strona »