SEI – Sistemas de Energia Ininterrupta – EEE 924
Cálculo de Perdas nos dispositivos (I)
vce1(t)
E
t2
t1
Tensão
Corrente
T
t1  1  M a sen ( wt   ) 
2
T
t 2  1  M a sen ( wt   ) 
2
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t(s)

t1
Condução do transistor 1
t2
Condução do diodo 1
1
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Cálculo de Perdas nos dispositivos
a) Perdas por condução
Características do IGBT
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Características do diodo
2
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Cálculo de Perdas nos dispositivos
a) Perdas por condução
IGBT
Condições de Valor
teste
Máximo
VCE(T0) Tj=125C
1,05V
rCE
VGE=15V
7,5mW
Diodo
Condições de Valor
teste
Máximo
VF(T0)
Tj=125C
rT
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1,2V
6,5mW
I
1
r
V
VTO
vce (t )  VCE (TO )  rCE ic (t )
v f (t )  VF (TO )  rT i f (t )
3
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Cálculo de Perdas nos dispositivos
a) Perdas por condução
ic( t )  I sin( t )
vce ( t )  VCE ( TO )  rCE ic( t )
t1 1
 1  M a sen( t   )
T 2
Em um período de chaveamento de alta freqüência
T
Wciclo   vce ( t ) * ic( t )dt
0
Integrando e calculando o valor médio das perdas por ciclo de chaveamento
T
Pciclo  avg ( t )
W
1
 ciclo   vce ( t ) * ic( t ) dt
T
T0
Pciclo  avg ( t ) 
1

VCE ( TO ) * I sin( t )  rCE I 2 sen 2 ( t )* 1  M a sen( wt   )
2
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4
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Cálculo de Perdas nos dispositivos
a) Perdas por condução
Calculando as perdas em um período de baixa freqüência

1
1
P
p( t )dt 
p( wt )d ( wt )


Ta
2 0
VCE ( TO ) I
Pigbt 
2
VCE ( TO ) M a I cos(  ) rCE I 2 rCE M a I 2 cos(  )



8
8
3
Aplicando a mesma técnica para os diodos, temos:
Pdiodo
VF ( TO ) I VF ( TO ) M a I cos(  ) rT I 2 rT M a I 2 cos(  )




2
8
8
3
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5
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Cálculo de Perdas nos dispositivos
b) Perdas por comutação
Perdas de chaveamento do IGBT: disparo e bloqueio
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Perdas de bloqueio do diodo
6
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Cálculo de Perdas nos dispositivos
b) Perdas por comutação
Formas de onda no bloqueio do IGBT
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Formas de onda no disparo do IGBT
7
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Cálculo de Perdas nos dispositivos
b) Perdas por comutação
Formas de onda no bloqueio do diodo
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8
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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
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11mJ
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Cálculo de Perdas nos dispositivos
b) Perdas por comutação
Em um período de chaveamento de alta freqüência
w(t)  FC * E on / off * ic ( t )
Fator de correção  FC 
E
Vcc I cn
w( t )  FC * E on / off * ic ( t )  FC * E on / off * I sin( t )
p( t )  FC * E on / off * I sin( t )* f
Integrando e calculando o valor médio das perdas por ciclo de chaveamento

1
1
Pon/off 
p( t )dt 
p( wt )d ( wt )


Ta
2 0
Pon / off 
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FC * E on / off * I * f

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Dimensionamento do dissipador
“Case”
Dissipador
Junção
Ar
Rthjc
PIGBT1
SP
SP
Rthch
Rthha
Pdiodo1
PIGBT2
Pdiodo2
Tjmax=150C
Tambiente=40C
Tjtipica=125C
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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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Transistores IGBT’s
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