Minimizing the switching energy losses in high-voltage MOFSET transistors operating in a hard-switching mode

• Autorzy: Grzejszczak P. , Barlik R.

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2015.12.2

Warianty tytułu

PL

Minimalizacja łączeniowych strat energii w wysokonapięciowych tranzystorach MOSFET pracujących z twardą komutacją

• Konferencja: Konferencja "Postępy w Elektrotechnice Stosowanej" (10 ; 15-19.06.2015 ; Dolina Kościeliska, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper discusses selected methods of reducing switching energy losses in MOSFET transistors operating in a hard-switching mode. The main source of energy losses in this process is the reverse recovery charge of the body diodes of complementary power MOSFET operating in two-switches branch. Studies of the dynamic properties of the structural diodes of high-voltage MOSFET transistors indicate a close dependence of the reverse recovery charge on the dead time length in a converter’s leg. A method for minimizing the dynamic energy losses has been proposed, which consists in adjusting the dead time in the converter legs depending on the value of current switched over by the transistors. Investigation results have been provided for a representative bridge topology with MOSFET transistors made in different technologies.

PL

W referacie przedstawiono wybrane sposoby ograniczania łączeniowych strat energii w tranzystorach MOSFET pracujących z twardą komutacją. Głównym źródłem strat energii w tym procesie jest ładunek wsteczny diod zwrotnych komplementarnych łączników pracujących w gałęziach wielołącznikowych. Badania właściwości dynamicznych strukturalnych diod zwrotnych wysokonapięciowych tranzystorów MOSFET wskazują na ścisłą zależność ładunku wstecznego od długości czasu martwego w gałęzi przekształtnika. Zaproponowano sposób minimalizacji dynamicznych strat energii polegający na nastawianiu czasu martwego w gałęziach przekształtnika w zależności od wartości prądu przełączanego przez tranzystory. Przedstawiono wyniki badań w odniesieniu do reprezentatywnego układu mostkowego z tranzystorami MOSFET wykonanymi w różnych technologiach.

Słowa kluczowe

EN

MOSFET transistor; switching losses; hard-switching; body diode; reverse recovery charge

PL

tranzystory MOSFET; łączeniowe straty energii; twarde załączanie; ładunek wsteczny diod podłożowych

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 56, nr 12
• Strony: 15--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., tys., wykr.

Twórcy

autor

Grzejszczak P.

• Politechnika Warszawska, Instytut Sterowania I Elektroniki Przemysłowej

autor

Barlik R.

• Politechnika Warszawska, Instytut Sterowania I Elektroniki Przemysłowej

Bibliografia

• [1] Burra R. K., Shenai K.: CoolMos Integral Diode: a Simple Analytical Reverse Recovery Model. Proc. IEEE 34th Annual Conference on Power Electronics Specialist, 2, s. 834–838, Acapulco, 2003.
• [2] Ma G., Qu W., Yu G., Liu Y., Liang N., Li N.: A zero-voltage switching bidirectional dc–dc converter with state analysis and soft switching-oriented design consideration. IEEE Transaction on. Industrial Electronics, 56, 6, s. 2174–2184, 2009.
• [3] Farag M., Gadoue S., Mohamadein A., Massoud A., Ahmed S.: Elimination of reverse recovery effects associated with CoolMOS devices employing current source inverter topology. Proc. of 6th IET International Conference on Power Electronics, Machines and Drives, Bristol, 2012.
• [4] Brown C., Sarlioglu B.: Reducing Switching Losses in BLDC Motor Drives by Reducing Body Diode Conduction of MOSFETs. Proc. of Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), Denver, 2013.
• [5] Grzejszczak P.: Metodyka wyznaczania strat energii w łącznikach półprzewodnikowych przekształtnika o cechach podwójnego mostka aktywnego z uwzględnieniem zjawisk termicznych. Praca doktorska, Politechnika Warszawska, 2014.
• [6] Grzejszczak P., Nowak M., Barlik R.: Wykorzystanie modeli symulacyjnych do wyznaczania strat łączeniowych w tranzystorach podwójnego mostka aktywnego. Przegląd Elektrotechniczny, tom 90, nr. 2, s. 186–190, 2014.
• [7] Barlik R., Nowak M., Grzejszczak P.: Power transfer analysis in a single phase dual active bridge. Bulletin of The Polish Academy of Sciences, Technical Sciences, 61–4, s. 1–20, 2013.