Falownik klasy E (30 MHz, 300 W) z niskostratnym drajwerem hybrydowym

• Autorzy: Legutko P.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2018.03.13

Warianty tytułu

EN

The class E inverter (30 MHz, 300 W) with kow-losses and fast switching hybrid driver for DE series MOSFET transistors

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono realizację, analizę właściwości i badania eksperymentalne nowego typu niskostratnego drajwera hybrydowego dedykowanego dla tranzystorów MOSFET mocy serii DE pracujących w falowniku klasy E (30 MHz, 300 W). Nowa konstrukcja drajwera została wykonana w postaci obwodu drukowanego na płytce PCB o podłożu aluminiowym (ang. thermal clad) z wykorzystaniem dostępnych dyskretnych elementów małej mocy. Część połączeń została wykonana za pomocą tzw. bondingu kulkowego, drutem miedzianym o średnicy 75 μm, co znacząco wpłynęło na zmniejszenie gabarytów obwodu PCB. W ramach pracy drajwer hybrydowy został przebadany pod kątem strat mocy, czasów przełączeń i propagacji, a otrzymane wyniki badań zestawiono z badaniami przeprowadzonymi dla drajwerów scalonych dostępnych w sprzedaży. Nowoopracowana konstrukcja drajwera charakteryzuje się stratami mocy wynoszącymi 18 W, maksymalną częstotliwością pracy 30 MHz, czasami przełaczeń ok. 1 ns oraz niskim kosztem wykonania.

EN

This paper presents performance, property analysis, and experimental research of a new low-losses Hybrid Driver for DE-Series MOSFET power transistors. The new driver can operating in (30MHz, 300W) high-frequency class E inverter. The new hybrid driver design has been developed as a PCB circuit on a thermal clad technology with the use of discrete low power components. In the project tested three integrated drivers IXYS Corporation and additionally two discrete drivers and one hybrid driver have been designed. Additionally, in this paper presents characteristic power input by the drivers (fig.5) for three operating states: at idle, at capacitance load 3 nF and at gate MOSFET 501N16A load. Also in this paper presents voltage waveforms (fig.6) and pictures of the thermal camera. At the end presents the measurements of parasitic parameters (inductances LDR, capacities COUT and resistances RDR), switching and propagation times for all drivers.

Słowa kluczowe

PL

falownik klasy E; niskostratny drajwer; tranzystor MOSFET; strata mocy; drajwer hybrydowy; połączenie drutowe; technologia platerowania

EN

class E inverter; low-losses driver; resonant inverter; MOSFET transistor; power losser; thermal clad; hybrid driver; wire bonding; ball-bonding

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 94, nr 3
• Strony: 69--74
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., fot., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Legutko P.

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

Bibliografia

• [1] Legutko P.: Wysokoczęstotliwościowe drajwery tranzystorów MOSFET mocy, Przegląd Elektrotechniczny, PE Nr 5/2014, R.90, ISSN 0033-2097 str. 229-235
• [2] Legutko P.: Niskostratny drajwer tranzystora MOSFET mocy, Pomiary Automatyka Kontrolna, PAK 2014 Nr 3/2014 VOL.60, ISSN 0032-4140, INDEKS 36958, str.188-191
• [3] Legutko P.: Nowe niskostratne drajwery tranzystorów MOSFET mocy, Prace Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria ELEKTRYKA 2013 R.59 zeszyt 2-3 str.66-77
• [4] Jurczak W.: Analiza właściwości falownika klasy E przy maksymalnych częstotliwościach przełączania tranzystorów mocy MOSFET, Rozprawa doktorska
• [5] Opis technologii thermal clad dostępny pod adresem: http://www.bergquistcompany.com
• [6] Opis technologii bondingu kulkowego dostępny pod adresem: http://www.tpt-wirebonder.com
• [7] Dane techniczne analizatora impedancji firmy Agilent dostępne pod adresem: http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5968- 3808E.pdf
• [8] Dokumentacja techniczna drajwerów firmy IXYS dostępna pod adresem: http://ixapps.ixys.com
• [9] Dokumentacja techniczna układu UCC27526 dostępna pod adresem: http://www.ti.com
• [10] Dokumentacja techniczna tranzystora MOSFET DE275- 501N16A dostępna pod adresem: http://www.ixys.com
• [11] Dokumentacja techniczna materiału ABS dostępna pod adresem: http://www.absmaterials.com

Uwagi

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