Comments 19
Спасибо за "фундаментал"!
спасибо, схоронил...
В формуле (5) ошибка - времена складываются, а не умножаются и я бы ее переписал в виде
чтобы было понятнее происхождение делителя 2.
И я категорически против того, чтобы какие-либо параметры брать с графиков. Если параметр не указан явно в таблице, то его следует выбрать из возможных (разумных) значений таким образом, чтобы получился наихудший случай.
По поводу опечатки в формуле - согласен, исправлю. По поводу данных из таблицы - нет, в таблице указывают одно значение из этого графика и указывают условия, при котором его получили, а если у вас в схеме другие условия применения, то и параметры нужно брать из графиков исходя из ваших учловий работы.
Как правило, графики снабжены надписью "типовой", как в Вашем случае на рисунке 6, как правило, графики дают для НКУ, а нам нужен весь диапазон, как правило, графики дают для конкретных условий (Id=17А). Поэтому извлекать из них информацию следует с большой осторожностью.
Для напряжения Миллера снизу есть хорошее разумное ограничение Ugs(th), сверху хуже, разумного ограничения нет, придется изворачиваться.
Как раз таки наоборот, в грфиках есть зависимости рараметров от температуры, в некоторых местах приводят зависимость Rds(on) от напряжения затвор-исток, на котором показано, что если подать на транзистор 6В, то Rds(on) может быть намного хуже табличного значения, которое обычно указывается при 12 В.
Здесь единственный рецепт - если Вам требуется сопротивление не более указанного, то следует подавать не менее указанного напряжения на затвор, иначе Вам ничего не гарантируется, от слова "совсем".
Графики предназначены исключительно для иллюстрации и показывают общий характер поведения параметра, но никоим образом ничего не гарантируют. Вот если на графике в явном виде приведены кривые максимально и минимального значения, тогда, наверное, им можно верить, хотя все равно сомнительно.
Для напряжения Миллера снизу есть хорошее разумное ограничение Ugs(th),
сверху хуже, разумного ограничения нет, придется изворачиваться.
Это всё прикидочные формулы, реальные потери на переходном режиме могут отличаться в разы.
Ограничение сврху это Vgs при котором Vds достаточно мало и не оказывает существенного влияния на заряд затвора. Для данного мосфета это в наихудшем случае можно считать 5-6В в зависимости от конкретного применения. Если у вас управляющее напряжение к примеру 12В, то открытие мосфета проблем не вызовет потому, что в худшем случае у вас к разряду Cgd приложено 12-6=6В. А при закрытии Vgs(th) = 2В.
По этой же причине в применениях посерьёзнее используется закрывающее напряжение ниже нуля чтобы выровнять потери на закрытии и открытии. А для данного мосфета все уже посчитано в даташите для конкретного Rg (по сути рекомендавнного).
У вас оба компонента мощности потерь зависят от тока. Однако, когда брал мощные транзисторы 100В 300А с большой ёмкостью и использовал их в мостовой схеме, у меня были потери на холостом ходу(нагрузка отсоединена) и достаточно большие, по пол ватта на транзистор. При этом потери были пропорциональны частоте и не зависели от дед тайма(верхнего и нижнего ключа). При работе под нагрузкой транзисторы вели себя адекватно.
С чем связанны данные потери на хостом ходу и как их учесть?
Когда транзистор закрыт , то у него нет потерь. Когда транзистор работает на холостом ходу, то у него преобладают динамические потери, хотя у транзисторов на 100 В они будут ниже в связи с тем, что паразитные емкости меньше. Еще необходимо учитывать протекания через паразитные диоды.
У вас в формуле динамические потери пропорциональны току. При 0 токе, они нулевые по вашей формуле. Кроме того я тестировал схему с разными резисторами на затворах и от их изменения в 2 раза потери никак не менялись, а у вас в формуле от них есть прямая зависимость. Получается это что-то другое.
Ёмкость транзистора около 10000пФ была.(максимальное значение из 3х)
Есть ещё потери на перезарядку ёмкости затвора. Зависят от частоты, напряжения затвор-исток и заряда затвора. Но они в основном реактивные, по этому в тепло переходят на ключах драйвера и затворном резисторе. В вашем случае подозреваю частоту переключения несколько сотен кГц и напряжении затвора около 10В.
Потери на перезаряд затвора учитывают не в потерях на силовых ключах, а в потерях управления, например при расчете цепей питания драйвера.
Вы не привели ни схемы ни метода измерения потерь, но хотите чтобы вам тут гадали по каким-то обрывочным данным. При этом величина потерь существенно ниже погрешности расчетов.
Емкости в даташите приведены раздельно т.к. участвуют в работе ключа каждая по своему. Их нельзя ни складывать ни выбирать одну из них.
В вашем случае (если Ids = 0) имеют место быть потери на заряд затвора. Их можно оценить по формуле: 𝑃 = 𝑄𝑔 × 𝑉𝑔𝑠 × 𝑓_sw или 𝑃 = 𝐶_𝐺𝑆× 𝑉𝑔𝑠^2 × 𝑓_sw, где
𝑓_sw - частота переключения [Гц]; 𝑄𝑔 - заряд затвора транзистора [Кл]; 𝐶_𝐺𝑆 - паразитная ёмкость затвор-исток [Ф], 𝑉𝑔𝑠 - напряжение, подаваемое на затвор-исток транзистора[В].
Подробнее тут: https://fscdn.rohm.com/en/products/databook/applinote/ic/power/switching_regulator/buck_converter_efficiency_app-e.pdf
1 Вт на условный 30 КВт полумост легко можно потратить на перезаряд затвора (и не только затвора).
А так и сквозной ток может быть и что угодно.
Формулы оценочные, в реальных устройствах надо учитывать все нюансы.
с разными резисторами на затворах и от их изменения в 2 раза потери никак не менялись,
Ну так заряд затвора не зависит от резистора.
Давно жду когда кто-нибудь догадается сделать каталог, в который вбиваешь частоту/токи переключений, напряжение/токи драйвера и получаешь упорядоченный по потерям список транзисторов. С таким количеством транзисторов в продаже выбрать оптимальный очень непростая задача.
Расчет потерь в MOSFET транзисторах