Jump to content

    

Phase-shifted ZVS, объясните некоторые моменты

Добрый день!

 

Возник возможно глупый вопрос: в апноуте slua107a на фиг 9-10 показано переключение одного из транзисторов по-резонансному. Такое переключение априори считается беспотерьным, но мне непонятно, почему в ключе, которому нужно разорвать протекающий ток, не возникают потери? То есть задним чувством я это понимаю, хоть это механический выключатель с конденсатором в параллель. Но есть же наверное какие-то физические законы, которые регламентируют этот момент переключения? Особенно меня беспокоят условия, которые нужно соблюсти, например скорость закрытия транзистора, сила протекающего тока, ток драйвера затвора, т. п. В доступной литературе мне ответ найти не удалось. Хорошо бы разобраться для случая применения IGBT.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Физические законы есть — ёмкость любого перехода нелинейна, а при нуле, и у таких транзисторов, может быть на порядки больше.

Share this post


Link to post
Share on other sites

А все-таки, какие требования к драйверу могут выдвигаться для беспотерьного переключения? Как это условие вывести из упомянутого закона?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Без потерь выключения никто и не обещал, тогда должно было бы называться ZVT.

Share this post


Link to post
Share on other sites
В 06.04.2019 в 02:57, Hexel сказал:

почему в ключе, которому нужно разорвать протекающий ток, не возникают потери?

Мгновенная мощность на ключе (да и вообще на чём угодно) это произведение тока на напряжение I*U. С током ключа все понятно, он спадает по какому-то закону от первоначального значения до нуля за время спада тока. Та часть тока, которая не протекает через ключ течёт через подключенный конденсатор (и собственную ёмкость), заряжая его.

 

Если спад тока происходит достаточно быстро или, другими словами ёмкость конденсатора достаточно велика, то напряжение на ключе не успевает сильно увеличится, произведение I*U и потери при выключении остаются небольшими.

 

Собственно, обычный снаббер при запирании ключа работает точно так же, но в нём возникает проблема что делать с зарядом конденсатора при включении транзистора. Конденсатор-то к этому времени уже заряжен до полного рабочего напряжения и запасённая в нём энергия C*U²/2 выделится в открывающемся транзисторе.

 

Идея квазирезонансного переключения именно в том, что в течение мертвого времени, от запирания одного транзистора и до отпирания другого, ёмкости перезаряжаются током нагрузки (и током намагничивания трансформатора) и включение транзистора происходит когда напряжение на нём близко к нулю (и даже немножечко отрицательное:).

Потому оно и называется ZVS.

 

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ну в общем я себе это так и представлял. Но допустим, транзистор FGH60N60SMD, если его раскачивать током драйвера +/-2А, будет ли этого тока достаточно для быстрого запирания транзистора. Мне и частный случай надо разобрать и в принципе, как это определяется. Преобразователь чисто резонансный

Share this post


Link to post
Share on other sites
Только что, Hexel сказал:

допустим, транзистор FGH60N60SMD

Так в симуляторе посмотрите, допустим, LTSpice.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Согласен, симулятор рассудит. Но важность аналитических выкладок никто не отменял. ну, покуда они достаточно наглядны) Вот мне допустим не понравилась насимулированная картина - куда копать? Подбирать транзисторы, драйверы, пока вдруг не заработает? Как проверить, в какой пропорции течет ток между переходом и выходной емкостью, чтобы понять происхождение потерь?

Появилась такая идея. Переход можно рассмотреть как сопротивление, управляемое напряжением - аналогия, которая в свое время помогла разобраться в природе коммутационных потерь. В параллель - конденсатор. Сопротивление начинает возрастать, ток разделяется между ними. Для ограничения потерь в переходе установить напряжение, при котором конденсатор должен полностью перехватить ток, на уровне 10В. Стойка из 8 транзисторов (по 4 снизу и сверху), значит эффективная емкость C=270пФ*8=1880пФ. Максимальный рабочий ток I=141А - да, все непросто). Предположим, за время закрытия перехода ток делится пополам, то есть только его половина уходит на зарядку I=141/2=70.5A. Нехитрыми расчетами получается tf=U*C/I=10*1.88e-9/70.5=0.27нс. Рано в симулятор идти. Хотя режимы разные, допустим от 28А, и напряжение деления можно взять побольше, но цифры все равно удручают. Похожа такая теория на правду?

Share this post


Link to post
Share on other sites
47 минут назад, Hexel сказал:

Преобразователь чисто резонансный

Тогда при чём здесь мост.

Share this post


Link to post
Share on other sites

ZVS понял так: до подачи напряжения на затвор ток течет от анода к катоду встроенного диода, т.е. прямой ток диода, а для ключа обратный. Строго говоря перед включением падение напряжения на ключе, точнее диоде, вовсе не "zero", а 0.5...2 Вольта. В процессе заряжания затвора обратный ток продолжает уменьшаться по модулю. После заряжания затвора встроенный диод шунтируется каналом собственно ключа. Затем наконец обратный ток проходит через ноль и уже прямой ток ключа плавно нарастает. Т.о. за счет индуктивных компонентов в нагрузке полумоста ток пересекает нуль с задержкой относительно пересечения нуля напряжения. Задержка нужно только для того, чтоб при включении транзистора через его встроенный диод проходил прямой ток, создающий прямое для диода падение напряжения.
Вы правы, ZVS не совсем без потерь.

Edited by majorka65

Share this post


Link to post
Share on other sites
33 минуты назад, Hexel сказал:

если его раскачивать током драйвера +/-2А, будет ли этого тока достаточно для быстрого запирания транзистора.

Total Gate Charge порядка 200 наноКулон, при токе -2А весь процесс перезарядки затвора займёт 200nC/2A ~ 100ns.

При Turn-Off Delay Time = 104ns и Fall Time = 50ns быстрее и не надо, т.е. тока в 2 А для выключения достаточно.

А для включения и подавно, там запас повремени большой.

 

У семикрона на сайте есть довольно подробный Application Manual, и есть перевод его ранних редакций на http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/transistor/igbt_semi/index.htm

Share this post


Link to post
Share on other sites

2 majorka65

Нет, речь не об этом. Еще раз повторюсь, момент перехода с фиг 9 на фиг 10 по документу slua107a  от техаса. Там переключение с транзистора на емкость. И там случай для мосфетов, с БТИЗ все немного не так

 

2

SSerge

Вот и я говорю, что там 100нс, а там 0,27нс. В моих расчетах нету смысла?) или какая страница из аппноута? Его я кстати давно когда-то осилил, но этот момент не помню где освещен.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this