Timp de intrare in conductie al unui tranzistor bi-jonctiune

[Vizitator]

Cred ca nu am reusit sa ma fac inteles pe deplin. Prin calcul inteleg de fapt un program de calcul in MathCAD, pe catre sa-l pot utiliza in mod repetat pentru tatonarea anumitor parametrii inca inainte de constructia trafului. Metoda clasica cu creionul pe hartie nu da rezultate multumitoare - m-am convins.

 

Pierderile in dispozitivul de comutare au legatura - asa cum am mai spus cu randamentul intregului montaj. De altfel nu stiu cine ar construi un traf feritic pe care sa nu-l utilizeze intr-o schema de convertor.

 

Multumesc mult pentru atasament. Este vorba de capitolul 14 din lucrarea lui R. W. Erickson - Fundamentals of Power Electronics referitor la proiectarea trafurilor in comutatie, pe care o am in intregime. Chestiunea este insa ca atunci cand urmaresti sa realizezi un calcul eficient nu poti lua decat anumite chestiuni destul de generale, chiar si dintr-o asemenea lucrare. Mult mai utila mi-a fost din acest punct de vedere acea nota de aplicatii de la International Semiconductors. Pana nu ai la dispozitie exemple diverse, nu vei reusi aproape niciodata sa realizezi ce ti-ai propus. In aceasta ordine de idei am si postat aici, pentru a veni in contact cu mai multe idei.

[Vizitator]

Pot sa anunt ca formal am terminat programul de calcul, este functional si urmeaza sa fac primele evaluari. De maine ma voi ocupa de adaptarea lui pentru miezuri toroidale, etc.

[EmyRulz]

Din partea mea sincere felicitari!

[Vizitator]

Multumesc pentru felicitari. In ceea ce ma priveste nu este un caz singular. Am transpus multe "scurtaturi" teoretice empirice in programe de calcul. Avantajul este acela ca poti aborda constructii originale (incepand cu designul) fara sa ai - pentru moment - o foarte bogata experienta in domeniu. Aceasta experienta este inglobata de la inceput intr-un program de calcul, pe care apoi il tot perfectionezi, pe masura ce capeti experienta. Oricum, riscul de a da gres - cel care adesea duce la dezamagiri si in final la abandon - este mult diminuat. Combinand procedeele de design cu cele de simulare CAD, aproape ca este exclus un esec. Tot ceea ce ramane este sa pui in practica corect ceea ce a functionat dupa dorinta ta pe simulator.

 

Pentru cei ce doresc sa adopte aceasta strategie in abordarea unei activitati am deschis pe acest subforum topicul http://www.elforum.info/viewtopic.php?f=41&t=52939, pe care ii invit sa-l viziteze. Se pare ca inca nu se prea apropie nimeni de el.

 

Ramane totusi actuala problema pentru care am postat aici. In acest scop mai astept si alte pareri.

[Vizitator]

In literatura de specialitate se da urmatoarea relatie de calcul pentru timpul de intrare in conductie al unui tranzistor MOSFET tsw=Qgdmiller*Rdron/(Vdron-Vgsth) unde parametrii din dreapta semnului = au urmatoarele semnificatii: Qgdmiller - sarcina electrica de tip Miller pe jonctiunea poarta-drena, in [C]; Vgsth - tensiunea de prag poarta-sursa, la intrarea in conductie in [V]; Vdron - Tensiunea driverului la intrarea in conductie in [V]; Rdron - rezistenta driverului la intrarea in conductie in [ohm]. ...

Este formula universal valabila, sau specifica cumva acea "literatura de specialitate" ca formula respectiva ar fi doar o aproximare valabila in special la comutarea de putere, in speta a unor tensiuni Vds relativ ridicate? Adica, cumva este extrasa dintr-o lucrare strict relativa la dimensionarea SMPS ?

[Vizitator]

Lucrarea se cheama SWITCHING POWER SUPPLY DESIGN: CONTINUOUS MODE FLYBACK CONVERTER avand ca autor pe Michele Sclocchi - asa cum spuneam si mai sus - si este de fapt un exemplu de calcul in MathCAD al unui convertor flyback. Cine vrea sa traga concluzii, o poate analiza personal intrucat se gaseste pe net. Raspunsul insa cred ca se gaseste chiar in titlu "proiectarea retelei de putere in comutare: convertor flyback in mod continuu". Acesta este si scopul pentru care am elaborat programul de calcul.

[EmyRulz]

 

Este formula universal valabila, sau specifica....

In mod cert NU(asta era si problema ridicata de mine).

Pentru lamuriri cititi acest app-note(are doar 6 pagini, cititi-l pana la final), mi se pare cel mai relevant din cate am gasit pana acum:

[attachment=0]EEOL_2008MAY08_POW_ACC_EMS_AN_02.pdf[/attachment]

[Vizitator]

Era evident...Este simplu de vazut ca formula tine cont numai de sarcina acumulata in capacitatea de reactie Cdg (include de efectul Miller), care impreuna cu curentul de "incarcare/descarcare" furnizat de driver (dat de tensiunea sursei/driverului prin rezistenta sa interna echivalenta), determina o constanta de timp.Aceasta formula este doar o aproximare, practic este o "liniarizare extrema" (compara cu analiza din documentul de mai sus -care nici ea nu corespunde 100% cu realitatea!), nu tine cont de multe alte aspecte si este valabila numai atunci cand tensiunea comutata Vds este mare, deoarece numai in aceste conditii efectul Cdg multiplicat prin efect Miller poate deveni atat de important incat sa permita o asemenea simplificare (este neglijat pana si efectul Cgs...).Deci formula doar echivaleaza o constanta de timp prin niste simpli parametri de R si C "statici" considerati importanti in anumite conditii si neglijeaza altii. Aceasta simplificare este posibila si o asemenea formula este "fezabil" de aplicat numai in cazul tranzistorului MOS (si poate si a unui tub electronic).Aceasta simplificare este facuta pentru ca de multe ori in practica proiectarii nu este nevoie de "absolut" ci este nevoie de simplificari care sa fie suficiente scopului si sa usureze munca, nu este comod si nici util a folosi formule stufoase si elaborate. Dar in cazul unui simulator, analiza trebuie/poate sa fie mult mai precisa, altfel un simulator rulat pe un CPU capabil de 3 miliarde operatii/secunda care doar sa faca un raport de doua valori (sarcina/curent) pe care orice individ il poate face in 20 secunde, nu prea are rost... poate numai integrat intr-un soft mult mai "stufos" destinat a da solutii complicate "la cheie", desi si in acest caz simplificarile majore nu sunt cele mai indicate si nici nu mai ofera mari avantaje. In plus, un simulator ar trebui sa ofere o mai mare flexibilitate si "universalitate", sa permita si alte utilizari (cazul Vds reduse)... Insa, olas, -si acesta este de fapt raspunsul la intrebarea ta initiala ce constituia subiectul topicului- o simplificare atat de drastica nu cred este "fezabila" in cazul tranzistorului bipolar...

[Vizitator]

Traian B - ai o mare placere - si probabil si capacitatea - de a despica firul in 14. Aceasta tendinta am mai avut ocazia sa o constat. Problema insa am definit-o din prima postare. Exact asta vreau - o formula empirica, care poate sa nici nu depinda de parametrii de congruienta asupra fenomenului, ci de altii alesi la intamplare, dar care statistic sa-mi descrie fenomenul cu o aproximatie suficienta pentru practica. Facand o divagatie offtopica, daca o familie de romani cu dare de mana, mananca 8 paini pe zi, iar un somer nici una, se poate trage concluzia ca in romania o familie maninca in medie 4 paini pe zi si deci se traieste bine. De aceea FMI poate trage concluzii pe baza unor indicatori fara nici-o legatura cu banii, dar stie exact care sunt pericolele financiare atunci cand crediteaza un stat sau altul. Asta inseamna practica. Ca sa revin la problema, putin imi pasa atunci cand vreau sa calculez un transformator ce se intampla din punct de vedere calitativ in tranzistorul care-l comuta. Nu vreau decat sa apreciez global cam ce pierderi au loc pe dispozitivul de comutatie pentru ca sa-mi pot alege parametrii cei mai favorabili unui randament maxim in traf, de asa maniera incat sa compenseze intr-o oarecare masura pierderile de conductie , de comutatie, etc. Bineinteles ca da - asa cun spunea si EmyRulz - procesele sunt determinate de foarte multi parametrii si in primul rand de sarcina. Tocmai de aceea este util un simulator (montajul nu trebuie sa fie foarte complicat ca sa merite sa-l simulezi) El releva influienta diferitilor parametrii reali in functionarea corecta a montajului. El iti arata cum anume trebuie sa abordezi problema trafului pentru a obtine ceea ce ti-ai propus. Pentru asta insa trebuie sa obtii un model matematic pentru traf - lucru foarte complicat in general - motiv pentru care cei mai multi aplica filozofia comoditatii: "las' ca merge si asa".

[Vizitator]

Nu am despicat absolut deloc firul in 14.

Mai mult, nici macar n-am scris vreo formula, nu am desenat nici o forma de unda, rationamentul este cel mai simplu posibil si pur ingineresc, ce vrei mai "practic" de atat?

Ca raspuns la intrebarea ta, ti-am explicat foarte simplu ca nu se poate face aceeasi simplificare in cazul BJT, capacitatile Ccb specificate in foile de catalog pentru BJT nu sunt suficiente pentru a aborda o simplificare echivalenta.

Nu asta a fost intrebarea ta concreta, cea de mai jos, fara legatura cu vreun transformator sau cu politica FMI, ori poate ca deodata nu mai stiu eu citi ?

...Intrebarea... este: Care este relatia echivalenta pentru un tranzistor bijonctiune de putere, folosind strict datele de catalog ale tranzistorului si ale driverului.

Cat despre "o formula empirica, care poate sa nici nu depinda de parametrii de congruienta asupra fenomenului, ci de altii alesi la intamplare", si despre "sa compenseze intr-o oarecare masura pierderile de conductie, de comutatie", nu pot decat sa-ti urez succes!...

[Vizitator]

Traian B, a despica firul in 4, este o expresie filozofica care desemneaza o mare capacitate de analiza a celui in cauza. Nu inteleg revolta ta, intrucat o astfel de expresie nu are un caracter peiorativ, sau daca are eu nu l-am avut in vedere. Dimpotriva am in general simpatie pentru oamenii care au capacitate de analiza. In ceea ce priveste politica FMI si fraza in care am folosit-o, am specificat ca este cu caracter offtopic, intuitiv. Sper ca facand aceasta paralela logica vei intelege atat tu cat si orice alt colaborator ce vreau eu de fapt si ca a se bate mult seaua pe teorie este inutil.In ceea ce priveste dependenta timpului de comutatie de alti parametri decat cei de congruenta directa, ea este probabil posibila statistic, exact astfel cum se foloseste arhicunoscuta relatie N=(40...60)/S la determinarea numarului de spire la un traf de retea. Daca analizam cei doi membri din punct de vedere dimensional observam ca in timp ce in membrul stang este vorba despre spire/volt, in cel drept avem mm^-2. Astfel de relatii statistice se folosesc destul de des in multe domenii ale ingineriei, inclusiv in electronica, iar eu vreau sa aflu de la cineva mai experimentat decat mine daca exista si in cazul care ma intereseaza. Tu imi spui ca nu -foarte bine! Eu am sa mai astept si alte opinii.

[Vizitator]

...de aceea se si foloseste "baker clamp" pentru a impiedica tz sa se satureze adanc...

EmyRulz, as vrea sa studiez putin problema acestui backer clamp. Imi recomanzi o anumita documentatie, sau este relevant orice gasesc cu gogu.?.

[EmyRulz]

Ce-mi vine acum repede in minte este capitolul 8 din cartea "Swithcing Power supply design" de Abraham I Pressman si cap. 5 din "Practical switching power supply design" de Marty Brown.

[Vizitator]

...Cat despre "o formula empirica...

Traian B. - daca ai curiozitatea sa arunci o privire aici, vei vedea in cea de-a 4-a postare o "formula" care statistic desemneaza inductia in miez, functie de pierderile in miez si frecventa de comutare si care prin determinarea parametrilor exponentiali a, b si c descrie mai mult sau mai putin exact curba caracteristica data de producator pentru un anumit tip de material feritic.

 

Daca mergi mai departe cu curiozitatea si cobori la postarea a 6-a vei vedea cum dintr-o tabela de date de pe Internet se poate realiza o caracteristica interesanta intr-un anume domeniu.

 

Prezentul topic l-am postat tocmai fiindca nu am reusit inca sa gasesc datele care ma intereseaza despre subiectul in discutie. Inca mai trag nadejde, ca cineva pe care l-a interesat problema va posta aici solutia.

[Vizitator]

Pentru toti cei pe care ii intereseaza, iata in fisierul imagine "Rezultate" un screen partial al unui calcul practic efectuat cu programul MATHCAD pentru trafuri SMPS cu miezuri din ferita E+E de tip ferroxcube. Din datele initiale de calcul (cele din casetele verzi) se poate verifica ca am folosit aceleasi date din exemplul prezentat de Michele Sclocchi in lucrarea SWITCHING POWER SUPPLY DESIGN: CONTINUOUS MODE FLYBACK CONVERTER (v. linck-ul dat mai sus de EmyRulz)Rezultate bis.png[/attachment]Din atasamentul "Rezultate bis" ies in evidenta dimensiunile miezului si datele de bobinaj ale trafului, avand d1=0,27 mm si d2=0,5 mm diametrele celor doua conductoare alese de program la o densitate de curent J=13.973 A/mmp pe baza unei interpolari complexe ce tine cont de temperatura de lucru, in timp ce datele corespondente ale calculului de referinta sunt d1=DcuLp=0,0366 cm (0,366 mm) si d2=DcuLs=0,0505 cm (0,505 mm) Se mai poate remarca un coeficient de utilizare a ferestrei la bobinare de 0,533 fata de 0,9587 in lucrarea de referinta. Aceasta se datoreaza diametrului mai mic al conductorului din primar, in timp ce dimensiunile miezului ales de MATHCAD sunt in mod evident mai mici (v. ariile comparate ale miezurilor).Programul este prevazut cu posibilitatea afisarii datelor pentru realizarea carcaselor pentru bobina pentru cazul cand nu se dispune de o carcasa originala ferroxcube si cu afisarea la cerere a unui vector de date pentru realizarea modelului pentru simularea in MULTISIM. Pentru calculul miezurilor cu intrefier mai am inca putin de lucru.Pot sa anunt in plus ca sunt gata cu programul de calcul al trafurilor toroidale SMPS cu ferite ferroxcube, insa nu dispun momentan de posibilitati ale verificarii lui, in conditiile in care exemple de calcule similare sunt greu de gasit, inclusiv pe internet.