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Cálculo de Perdas nos dispositivos (I)

t1

Evce1(t)

t2

)(12

)(12

2

1

wtsenMT

t

wtsenMT

t

a

a

t1 Condução do transistor 1

t2 Condução do diodo 1

t(s)

Tensão

Corrente

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Características do IGBT Características do diodo

Cálculo de Perdas nos dispositivos a) Perdas por condução

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IGBT Condições de teste

Valor Máximo

VCE(T0) Tj=125C 1,05V

rCE VGE=15V 7,5m

Diodo Condições de teste

Valor Máximo

VF(T0) Tj=125C 1,2V

rT 6,5m

V

I

VTO

r1

)()()(

)()()(

tfTTOFtf

tcCETOCEtce

irVv

irVv

Cálculo de Perdas nos dispositivos a) Perdas por condução

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Cálculo de Perdas nos dispositivos a) Perdas por condução

)wt(senM1*)t(senIr)tsin(I*V21

P

dti*vT1

T

WP

dti*vW

)t(senM121

Tt

irVv

)tsin(Ii

a22

CE)TO(CE)t(avgciclo

T

0

)t(c)t(ceciclo

)t(avgciclo

T

0

)t(c)t(ceciclo

a1

)t(cCE)TO(CE)t(ce

)t(c

Em um período de chaveamento de alta freqüência

Integrando e calculando o valor médio das perdas por ciclo de chaveamento

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3

)cos(IMr

8

Ir

8

)cos(IMV

2

IVP

)wt(dp21

dtpTa1

P

2aCE

2CEa)TO(CE)TO(CE

igbt

0

)wt()t(

Cálculo de Perdas nos dispositivosa) Perdas por condução

Aplicando a mesma técnica para os diodos, temos:

3

)cos(IMr

8Ir

8

)cos(IMV

2

IVP

2aT

2Ta)TO(F)TO(F

diodo

Calculando as perdas em um período de baixa freqüência

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Cálculo de Perdas nos dispositivos b) Perdas por comutação

Perdas de chaveamento do IGBT: disparo e bloqueio

Perdas de bloqueio do diodo

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Formas de onda no bloqueio do IGBT

Cálculo de Perdas nos dispositivos b) Perdas por comutação

Formas de onda no disparo do IGBT

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Cálculo de Perdas nos dispositivos b) Perdas por comutação

Formas de onda no bloqueio do diodo

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Cálculo de Perdas nos dispositivos b) Perdas por comutação

IGBT Condições de teste Valor Máximo

Eon Tj=125C 22mJ

Eoff Vcc=600V 22mJ

Icn=200A

Diodo VGE=±15V

Err RGon=RGoff=5Ω 11mJ

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Cálculo de Perdas nos dispositivos b) Perdas por comutação

f*I*E*FCP

)wt(dp21

dtpTa1

P

f*)tsin(I*E*FCp

)tsin(I*E*FCi*E*FCw

IVE

FC correçãode Fator

i*E*FCw

off/onoff/on

0

)wt()t(on/off

off/on)t(

off/on)t(coff/on)t(

cncc

)t(coff/on(t)

Em um período de chaveamento de alta freqüência

Integrando e calculando o valor médio das perdas por ciclo de chaveamento

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Dimensionamento do dissipador

Ar

Rthjc

Junção“Case” Dissipador

Rthch Rthha

Tjmax=150C

Tambiente=40C

Tjtipica=125C

PIGBT1

PIGBT2

Pdiodo1

Pdiodo2

P P

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Transistores IGBT’s

Existem dois tipos:Non Punch-Through ( NPT) e o Punch-Through (PT)

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Transistores IGBT’s

Características dos IGBT’s tipo PT (geralmente de até 600V)

1. Menor corrente de cauda.

2. Capacidade de comutar freqüências mais elevadas, as custas de uma maior queda de tensão Vceon.

Características dos IGBT’s tipo NPT (geralmente acima de 600V)

1. Capacidade de suportar tensões mais elevadas.

2. Coeficiente de temperatura positivo ( Tensão Vceon aumenta com a temperatura). Permite paralelar dispositivos

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Transistores IGBT’s

Modelo do IGBT

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Transistores IGBT’s

CIES = Capacitancia entre Gate e Emissor com Coletor conectado no emissor para sinais CA.

CIES = CGE+CGC

COES = Capacitancia entre Coletor e Emissor com Gate conectado no emissor para sinais CA.COES = CCE+CGC

CRES = Capacitancia entre Coletor e Gate com Emissor aterrado. Também conhecida como capacitancia de Miller e afeta profundamente os tempos de comutação do IGBT.CRES = CGC

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Transistores IGBT’s

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