Hallo zusammen, im Rahmen einer Arbeit möchte ich eine Gegenüberstellung verschiedener Halbleiter vornehmen. Es geht um Gleichrichter in USV-Systemen und warum welche Halbleiter in den Gleichrichtern verwendet werden. Dazu würde ich gerne eine Gegenüberstellung der Verluste und sonstiger Vor- und Nachteile von Thyristoren, Bipolartransistoren, MOSFETs und IGBTs anstellen. Allerdings bereit mir die Berechnung der Verluste Probleme. Wie berechne ich die Gesamtverluste bei den einzelen Halbleitern ? Beim Bipolartransistor liest man im Internet oftmals, dass einfach Uce * Ic = P gerechnet wird. Dabei werden meiner Meinung nach aber die Schaltverluste vollkommen vernachlässigt, das kann doch so nicht richtig sein ? Bei IGBTs konnte ich in Datenblättern recht hilfreiche Angaben dazu finden (siehe Anhang). Wie rechne ich nun aber die Verluste bei unterschiedlichen Schaltfrequenzen aus ? Mein Ansatz wäre bei 10 kHz und Ic = 20A: Der totale Verlust beträgt pro Schaltvorgang laut Datenblatt 3,5 mJ. Damit erhalte ich als Verlustschaltleistung: 3,5 Ws * 10000 1/s = 35W Es fehlen aber noch die Durchlassverluste, hier wäre ich davon ausgegangen, dass ein DutyCycle von 50% vorherrscht, also dass zur Hälte der Zeit Strom fließt und zur anderen Hälfte eben nicht. P = Uce(sat) * Ic = 1,5V * 20A = 30W, da aber DC = 50% => P = 15W Damit erhalte ich für die Gesamtverlustleistung bei 10 kHz P = 50W Ist dieser Ansatz so korrekt oder mache ich hier grobe Fehler ? Es geht nicht um einen perfekten Vergleich nur um eine grobe Gegenüberstellung. Wie berechne ich die Gesamtverlustleistung bei den anderen Halbleitern wie Thyristor, MOSFET oder Bipolartransistor ? Ich hoffe auf eure Hilfe. Mit freundlichen Grüßen Manuel S.
Manuel S. schrieb: > Wie berechne ich die Gesamtverluste bei den einzelen Halbleitern ? Schaltung in LTSpice simulieren, Rechtklick. Die Berechnung ist nicht so einfach, man muss die Verluste bei leiten, und die Verluste beim Umschalten erfassen und addieren. Manuel S. schrieb: > Ist dieser Ansatz so korrekt Zumindest nicht völlig falsch. Aber eben nur eine Annäherung. Auch bei Dioden gibt es Schaltverluste, Sperrverzug und umzuladende Kapazität stören.
Manuel S. schrieb: > Dabei werden meiner Meinung nach aber die > Schaltverluste vollkommen vernachlässigt, Im Prinzip hast du Recht. Allerdings sind die Schaltverluste bei den üblichen Frequenzen vernachlässigbar gering - sofern man einstellige Prozent Abweichung toleriert. Bei MOSFET Transistoren sieht das ganz anders aus, denn die haben im Vergleich zu Bipolaren Transistoren eine erheblich höhere G-S Kapazität (die wie ein Tiefpass wirkt) und auch eine störende Kapazität in der D-S Strecke (die wie eine Gegenkoppelung wirkt). Um bei einem MOSFET die Schaltverluste vernachlässigen zu können, müsste man mit einem unrealistisch starken Treiber arbeiten.
Hallo, danke für eure Antworten. In diesem Fall ist es dann wohl tatsächlich am besten die Schaltungen zu simulieren. Ich werde das am Wochenende mal probieren und mich noch zurückmelden falls es geklappt hat/ es Probleme gibt. Vielen Dank auf jedenfall schonmal :) Gruß Manuel
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