Problem zwarć skrośnych w scalonych sterownikach bramkowych pracujących z częstotliwością 30 MHz

• Autorzy: Legutko P.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2018.06.13

Warianty tytułu

EN

The problem of short circuits in integrated gate drivers operating at 30 MHz

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono problematykę zwarć skrośnych występujących w scalonych, komercyjnych sterownikach bramkowych stosowanych powszechnie z tranzystorami MOSFET mocy i pracujących z częstotliwością sięgającą 30 MHz. Zwarcia skrośne w wyjściowym stopniu wzmacniającym drajwera są niezwykle istotne dla działania całego układu falownika. Wpływ zwarć objawia się dużymi stratami mocy biegu jałowego drajwera scalonego, które mogą sięgać nawet 30 W. Tak duża wartość mocy strat znacząco obniża sprawność całego przekształtnika oraz bezpośrednio wpływa na sprawność samego drajwera, która rzadko przekracza 60%. W artykule opisano problematykę identyfikacji zwarć oraz innych zjawisk występujących w sterownikach bramkowych (twardo-przełączalnych) pracujących z częstotliwościami sięgającymi 30 MHz. Przeprowadzone badania wykazały istnienie alternatywnych rozwiązań komercyjnych sterowników bramkowych charakteryzujących się niejednokrotnie lepszymi parametrami statycznymi i dynamicznymi.

EN

This paper presents the problem of short circuits in integrated drivers IXYS Corporation. The problem of short circuits in high frequency driver operating in inverter, is very important for example in efficiency or power losses determining. The short circuit in output amplifier by the drivers affects on the total power losses in this driver. All drivers in this project have been tested for operating frequency from 10 MHz to 30 MHz. Additionally, this paper presents a characteristics of power losses at idle for eight tested drivers - four integrated drivers and four discrete drivers have been designed. The new discrete drivers design has been developed as a PCB circuit on a thermal clad technology with the use of discrete low power components. The PCB board are made of IMS material, which consist of aluminum base (1.5 mm), the layers of ceramic insulator (100 μm) and cooper layer (35 μm). The power losses in integrated driver DEIC420 associated of short circuits are even 30 W for 30 MHz. The new MOSFET discrete drivers characterized by 5 W of power losses in this same work conditions.

Słowa kluczowe

PL

sterownik bramkowy; niskostratny drajwer; tranzystor MOSFET; wysoka częstotliwość; zwarcia skrośne; strata mocy

EN

MOSFET; low-losses driver; high-frequency; power losses; short circuit

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 94, nr 6
• Strony: 74--77
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Legutko P.

• Politechnika Śląska, Katedra Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego i Robotyki, ul. Bolesława Krzywoustego 2, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• [1] Kasprzak M., Legutko P., Kierepka K.: „Układy dopasowania LC oraz L-LC w falownikach klasy D do nagrzewania indukcyjnego – teoria i praktyka”, Przegląd Elektrotechniczny PE Nr 6/2016, R.92, ISDN 0033-2097 str. 8-12
• [2] Legutko P., Analiza wysokoczęstotliwościowych drajwerów tranzystorów MOSFET mocy stosowanych w falownikach rezonansowych, Rozprawa doktorska, Politechnika Śląska, Gliwice 2017
• [3] Legutko P., Wysokoczęstotliwościowe, dyskretne drajwery małej mocy dedykowane do tranzystorów MOSFET serii DE, Przegląd Elektrotechniczny, R. 92, nr 4/2016, ISDN 0033-2097
• [4] Legutko P., Niskostratny drajwer tranzystora MOSFET mocy, Pomiary Automatyka Kontrolna, vol. 60 nr 3/2014, ISDN 0032- 4140
• [5] Chen Y., Lee F.C., Amoroso L., Wu H.P.: „A Resonant MOSFET Gate Driver With Efficient Energy Recovery”, IEEE Transactions On Power Electronics, Vol.19, No.2, March 2004
• [6] Colmenares J., Peftitsis D., Rabkowski J.: „Dual-Function Gate Driver for a Power Module With SiC Junction Field-Effect Transistors”, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol.29, No.5, May 2014
• [7] Analizator impedancji Agilent 4294A, www.keysight.com
• [8] Agilent technologies Co. Ltd. “The Impedance Measurement Handbook”, December 2003
• [9] Dokumentacja techniczna drajwera DEIC420 dostępna pod adresem: www.ixys.com
• [10] Dokumentacja techniczna tranzystora FDMQ8203 dostępna pod adresem: www.onsemi.com

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).