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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verluste von Diode berechnen?Hallo, ich möchte gerne die Verlustleistung von einer ROHM Diode berechnen. Hier ist das dazugehörige Datenblatt: http://rohmfs.rohm.com/en/products/databook/datasheet/discrete/diode/fast_recovery/rf101l2s.pdf Ich weiß, dass die Verlustleistung einer Diode mit folgender Gleichung bestimmt werden kann: Mein U_d ist lauf Datenblatt 0.815V. (Oder?) Aber wie bestimme ich den differentiellen Widerstand r_D mit den Angaben aus dem Datenblatt? Die Ströme sind mir bekannt. Danke :
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Thorben M. schrieb: > Mein U_d ist lauf Datenblatt 0.815V. (Oder?) Ud ist natürlich auch vom Strom abhängig. Im Datenblatt ist der typische Wert bei 1A angegeben. Hast du dir schon mal den Wikipedaartikel zur Diode angeschaut? https://de.wikipedia.org/wiki/Diode * DRF101L2S D model * Model Generated by ROHM * All Rights Reserved * Commercial Use or * Resale Restricted * Date: 2012/02/09 .MODEL DRF101L2S D + IS=30.548E-12 + N=1.0916 + RS=17.205E-3 + IKF=18.602E-3 + EG=.95 + CJO=37.745E-12 + M=.4084 + VJ=.49252 + ISR=770.05E-12 + NR=2.2000 + BV=200 + TT=28.4n + TIKF=0.01 Die Formel gilt für die Knickgeradenapproximation. Dazu zeichnest du in die Diodenkennlinie deinen Arbeitspunkt (AP) ein und legst durch den AP eine Gerade. Die Nullstelle der Geraden ist U_d. Die Steigung der Geraden ist rD. Beachte, dass sich die Werte der Flussspannung und des Widerstands damit abhängig vom Arbeitspunkt unterscheiden. KleineDiode schrieb: > EDIT: Die Steigung ist natürlich der Kehrwert von r_D. Das kommt drauf an, wie Strom und Spannung den Achsen zugeordnet sind ;-) Für den DC Fall ist das trivial und für den AC Fall ist die obige Gleichung wenig hilfreich, da du den effektiven rd kaum ermitteln kannst. Eine Simulation, die den Betriebsbedingungen nahe kommt, ist viel einfacher, schneller und genauer. Also, ist die Diode in einem Schaltregler eingesetzt? Wenn ja mit welcher Schaltfrequenz welchem Spannungshub an der Diode und mit welcher Strombelastung? Der Term rd*I*I impliziert einen konstanten sinusförmigen Strom durch die Diode. Den mußt Du mir mal zeigen. Christian K. schrieb: > Der Term rd*I*I impliziert einen konstanten sinusförmigen Strom durch > die Diode. Den mußt Du mir mal zeigen. Ich kann auch von Dreiecken, Trapezen und Rechtecken Effektivwerte bilden. Christian K. schrieb: > Für den DC Fall ist das trivial und für den AC Fall ist die obige > Gleichung wenig hilfreich, da du den effektiven rd kaum ermitteln > kannst. Eine Simulation, die den Betriebsbedingungen nahe kommt, ist > viel einfacher, schneller und genauer. Sorry für den Doppelpost aber hier muss ich korrigieren. Im DC Fall gibt es die obige Gleichung so natürlich gar nicht. Im DC sind Mittel- und Effektivwerte alle gleich und die Formel vereinfacht sich zu P = Udc*Idc. Einen effektiven rd braucht es natürlich auch nicht. Das Ganze ist immerhin nur eine Näherung. Fun Fact: Das einfache Spice Modell für die Diode ist letztlich auch nichts anderes als eine Knickgerade die quadratisch gefittet wird. Schneller ist das auch nicht unbedingt, wenn du ggbf. erstmal minutenlang bis in den steady state simulieren musst. Die analytische Berechnung geht da deutlich fixer. Und solange du dein Simulationsmodell nicht mit eigenen Messungen und dem Datenblatt aufwendig validiert hast, würde ich auf deine Simulationsergebnisse auch keinen Pfifferling setzen. Im Zweifel komme ich mit meiner grafischen Näherung für einen bestimmten Arbeitspunkt der Wahrheit näher als du mit deiner Simulation. Bestimmter Arbeitspunkt bei einer Diode? Mit sinusförmiger Kleinsignal-HF um diesen vieleicht? Die meisten Dioden werden zu Schaltzwecken eingesetzt. Da kannst Du graphische Näherungen vergessen, da die Ströme extrem zeitabhängig und von Sperrverzugszeiten abhängen. Gerade bei Siliziumdioden übersteigen die AC Verluste die DC Verluste bei aktuellen Schaltfrequenzen bei weitem. Niemand muß den ganzen Schaltregler dazu mitsimulieren. Ein Schalter mit Festfrequenz und halbwegs passendem Dutycycle reicht für die Diodenverluste völlig. Das ist in unter 1 Minute simuliert. KleineDiode schrieb: > Christian K. schrieb: ... Dinem gesamten ganzen Text stimme ich voll und ganz zu. Ich habe einen Wechselrichter bis 3kW bestehend aus IGBTs und Dioden mit den linearen Näherungen berechnet und anschließend einen Laboraufbaut (thermisch) vermessen. Meine berechneten Werte der Gehäusetemperatur der Leistungshalbleiter lagen innerhalb der Messtoleranzen des verwendeten Systems (Thermokoppler mit Datenlogger), die bei +-2°C lagen. Die Gleichungen sind eine Näherung, keine Frage, aber die Ergebnisse sind dennoch brauchbar. Vor allem in Optimierungsaufgaben (Schaltfrequenz vs. Verlustleitung vs. Leistungsdichte vs. Last etc.) hätte ich keine Lust, für jeden Betriebspunkt Simulationen laufen zu lassen. Gruß, EDIT: Ich stimme KleineDiode zu, da ist wohl ein Zitat zu viel drinnen gewesen. Alexander schrieb: > KleineDiode schrieb: > ... > > Dinem gesamten ganzen Text stimme ich voll und ganz zu. Ich habe einen > Wechselrichter bis 3kW bestehend aus IGBTs und Dioden mit den linearen > Näherungen berechnet und anschließend einen Laboraufbaut (thermisch) > vermessen. > > Meine berechneten Werte der Gehäusetemperatur der Leistungshalbleiter > lagen innerhalb der Messtoleranzen des verwendeten Systems > (Thermokoppler mit Datenlogger), die bei +-2°C lagen. > > Die Gleichungen sind eine Näherung, keine Frage, aber die Ergebnisse > sind dennoch brauchbar. > > Vor allem in Optimierungsaufgaben (Schaltfrequenz vs. Verlustleitung vs. > Leistungsdichte vs. Last etc.) hätte ich keine Lust, für jeden > Betriebspunkt Simulationen laufen zu lassen. > > Gruß, Christian K. schrieb: > Bestimmter Arbeitspunkt bei einer Diode? Mit sinusförmiger > Kleinsignal-HF um diesen vieleicht? Die meisten Dioden werden zu > Schaltzwecken eingesetzt. Da kannst Du graphische Näherungen vergessen, > da die Ströme extrem zeitabhängig und von Sperrverzugszeiten abhängen. > Gerade bei Siliziumdioden übersteigen die AC Verluste die DC Verluste > bei aktuellen Schaltfrequenzen bei weitem. > > Niemand muß den ganzen Schaltregler dazu mitsimulieren. Ein Schalter mit > Festfrequenz und halbwegs passendem Dutycycle reicht für die > Diodenverluste völlig. Das ist in unter 1 Minute simuliert. Als Arbeitspunkt würde man den Strommittelwert wählen und darum linearisieren. Sollte brauchbare Ergebnisse liefern. Da ist die eigentliche Kurvenform egal. P=Ieff²R gilt für jede Kurvenform, das muss kein Sinus sein. Der Fehler hält sich dabei in Grenzen, das ist keine Kleinsignalnäherung in dem Sinne, sondern man approximiert die gesamte Kennlinie durch eine Knickgerade. Der Fehler wird üblicherweise dadurch bei kleinen Strömen größer, aber dort sind die Verluste eben auch klein. Was genau soll der Unterschied zwischen AC und DC Verlusten sein? Meinst du Reverse Recovery? Die können genausowenig zuverlässig simuliert werden, weil es dafür keine vernünftigen Simulationsmodelle gibt. Wie gesagt führt Spice dieselbe Näherung durch, nur wird in die Knickgerade eine Parabel gefittet. Inwiefern das genauer sein soll, erschließt sich mir nicht. Die transiente Simulation kann je nach Schaltfrequenz und Modellen für diverse Arbeitspunkte ewig dauern, sofern das überhaupt konvergiert. Nicht den gesamten Schaltregler zu simulieren hilft natürlich, aber damit vereinfachst du auch wieder, sodass das keinen wirklichen Mehrwert liefert. Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
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