Теорема о градиенте за новогодним столом (Theorem on the gradient)

Теорема о градиенте за новогодним столом.
A theorem on the gradient for the New Year feast

Теорема (доказывается и передоказывается каждым заседанием-застольем) :
"От перемены блюд на столе градиент состояния заседающих не меняется" (остается константой)

Следствие (теоремы) 1 : модуль градиента увеличивается как минимум вдвое при запивании крепких напитков слабоалкогольными с газом..
Слдествие (теоремы) 2 : модуль градиента увеличивается еще как минимум вдвое при запивании крепких напитков шампанским

Высоковольтный SiC-MOSFET на карбиде кремния

Мощный высоковольтный MOSFET на карбиде кремния (SiC)

Компания Cree представила первый промышленный коммерческий карбидокремниевый MOSFET. Это событие является новой вехой в производстве импульсных силовых ключей, позволяя разработчикам проектировать высоковольтные схемы, отличающиеся экстремально высокими скоростями и сверхнизкими потерями переключения.
Пополнение знаменитого семейства карбидокремниевых диодов Шоттки транзисторами SiC MOSFET от Cree позволяет разработчикам проектировать системы all-SiC, эффективно работающие на предельно высоких частотах и при этом имеющие минимальные габариты и вес, что недоступно при использовании кремниевых полупроводников аналогичного диапазона.
Транзистор CMF20120D с блокирующим напряжением 1200 В имеет сопротивление открытого канала (RDSon) 80 мОм при +25 °C. При этом значение RDSon для SiC MOSFET остается ниже 100 мОм во всем диапазоне рабочих температур. По сравнению с доступными на рынке кремниевыми MOSFET и IGBT аналогичного токового диапазона, CMF20120D имеет наименьший заряд затвора (QG < 100 нКл) при номинальном напряжении управления. Прямое падение напряжения (VF) не превышает 2 В при токе 20 A.
Транзистор CMF20120D обеспечивает беспрецедентное повышение эффективности преобразования и/или меньшие габариты, вес и стоимость системы за счет возможности работы на более высоких частотах. Этот транзистор превосходит стандартные MOSFET по скорости переключения, при этом во многих применениях он позволяет снизить динамические потери до 50%.
По сравнению с лучшими кремниевыми IGBT, приборы Cree позволяют повысить эффективность преобразования до 2% при двух- и трехкратном увеличении частоты переключения. Более высокий КПД обеспечивает меньший нагрев полупроводниковых приборов. Снижение рабочей температуры при использовании транзистора CMF20120D в сочетании со сверхнизким током утечки (< 1 мкА) позволяет существенно повысить надежность всей системы.
Транзистор CMF20120D подойдет для высоковольтных применений, в которых эффективность преобразования является наиболее важным показателем. Инвертор солнечной батареи является примером такой системы, где SiC MOSFET-ключи могут применяться в каскадах повышения напряжения и выходном DC/AC-инверторе. Карбидокремниевые MOSFET позволяют снизить потери переключения более чем на 30%. Их использование в сочетании с SiC-диодами Шоттки дает возможность довести КПД системы до 99%.
Подобное повышение эффективности преобразования может быть достигнуто и в других применениях, где требуются высоковольтные ключи, обеспечивающие быструю коммутацию при низком уровне потерь, например промышленные привода, источники питания с центральной архитектурой, корректоры коэффициента мощности, высокочастотные DC/DC-преобразователи для индустриальных, компьютерных и телекоммуникационных систем. Высокая эффективность и низкий уровень динамических потерь SiC MOSFET и диодов позволяют создавать системы, параметры которых оптимизированы при частотах коммутации, в два-три раза превышающих частоты переключения кремниевых приборов.
Источник : "Силовая электроника "

Semisel 4 -выпрямитель, чоппер, инвертор : примеры расчета

Расчёт тепловых режимов работы силового каскада является одним из важнейших этапов процесса разработки, позволяющим подтвердить правильность выбора и применения электронного компонента, что во многом определит надёжность работы устройства. В статье описаны основные особенности наиболее совершенной на сегодняшний день программы теплового расчёта SemiSel4 и в виде примера приведены расчёты трёхфазного выпрямительного моста, чопера и трёхфазного инвертора.

Введение
Постоянное ценовое давление рынка и стремление к повышению эффективности преобразовательных устройств сделали выбор элементной базы одним из самых ответственных этапов проектирования. Не менее ответственной фазой разработки является расчёт тепловых режимов, важность которого обусловлена непрерывным увеличением плотности мощности.
Растущее многообразие решений, применяемых в силовой электронике, и специализация типов компонентов привели к тому, что сравнение близких по назначению силовых модулей на основании только справочных данных стало серьёзной проблемой. Предельные значения тока и напряжения транзистора или модуля, обычно вынесенные в заголовок технических характеристик, не дают разработчику никаких данных для расчёта, а лишь позволяют в первом приближении сравнить один элемент с другим. Сложность выбора компонента заключается и в том, что желательно максимально использовать его мощностные характеристики, чтобы не платить лишних денег за неоправданный запас по мощности.
Проектирование силового каскада является сложным и ответственным процессом, требующим от современного разработчика большого объёма знаний и опыта. Автоматизированные средства разработки, позволяющие решать большинство поставленных задач, способны оказать неоценимую помощь при разработке и свести к минимуму ошибки проектировщика.

Что такое SEMISEL?

Тенденции современного рынка силовой электроники – сокращение сроков проектирования, рост мощностей и усиление требований по надёжности – делают невозможным процесс разработки без специализированного программного обеспечения. Программы для расчёта режимов работы мощных преобразовательных устройств предлагаются практически всеми основными производителями силовых модулей. Наиболее популярные компьютерные средства разработки доступны на сайтах компаний Eupec/Infineon, Mitsubishi, Semikron. Как правило, данные программы предназначены для расчёта мощности потерь и температуры перегрева, с их помощью разработчик может с различной степенью достоверности выбрать силовой ключ на основании заданных режимов работы.
Компания Semikron предложила для массового применения свою программу автоматизированного расчёта и выбора компонентов SemiSel [1] (предыдущая версия 3.1 описана в статье "Программа теплового расчета SEMISEL 3.1 – новые возможности, новые перспективы" пару лет назад) раньше своих конкурентов. Первый вариант программы появился на сайте фирмы в 2001 г., и с тех пор SemiSel постоянного совершенствуется, обновляется, пополняется база данных. Последняя версия SemiSel Version 4.0.1 пригодна для моделирования тепловых режимов любых силовых ключей на основании их технических характеристик.
Программа SemiSel, on-line-версия которой доступна по линку semisel.semikron.com, может быть использована для анализа практически всех используемых конфигураций схем в реальных условиях эксплуатации. Последние варианты SemiSel способны помочь разработчику практически на всех этапах проектирования, включая выбор драйвера, расчёт режимов его работы, а так же оптимизацию охлаждающей системы любого типа или моделирование заданного рабочего цикла.
В первую очередь программа предназначена для решения следующих задач:
● оптимальный выбор силового ключа для заданной конфигурации схемы и условий эксплуатации;
● сравнение эффективности работы различных компонентов, поиск замены;
● достижение оптимальной технической и экономической эффективности, нахождение оптимального соотношения основных электрических характеристик (частоты переключения, эффективности системы охлаждения, перегрузочной способности и т.п.);
● оценка запаса надёжности по предельным режимам

Общие сведения
Основные потери в силовых транзисторах и модулях создаются непосредственно в кристалле. Тепло, выделяемое полупроводниковым кристаллом, отводится через корпус элемента на теплоотвод и далее в окружающую среду. Градиент температур между кристаллом и окружающим воздухом является функцией рассеиваемой мощности и тепловых сопротивлений материалов, из которых состоит корпус элемента, и материалов теплоотвода.

На рис. 1 показаны в разрезе слои стандартного модуля IGBT, участвующие в процессе теплопередачи: 1 — вывод чипа (Al), 2 — чип (Si), 3 — припой, 4 — металлизация (Cu), 5 — керамика (Al2O3), 6 – металлизация (Cu), 7 – припой, 8- основание (Cu). Слои 4, 5, 6 образуют так называемую DCB (Direct Copper Bonding) плату — керамическую пластину, покрытую с двух сторон медной фольгой методом диффузионного напыления. Для корректного теплового анализа должны быть определены тепловые сопротивления каждого из показанных элементов. Модуль устанавливается на радиатор через теплопроводящую пасту, и эти элементы также должны быть учтены при расчете. Кроме того, для правильного анализа динамических тепловых процессов необходимо знать теплоемкость соответствующих слоев.

В справочных данных полупроводниковых элементов обычно приводятся предельные параметры тока для постоянного (continuous) и импульсного (pulse) режимов. При реальной работе кристалла, например, в режиме высокочастотной модуляции, ток и температура кристалла имеют пульсирующий характер, и амплитуда импульсов тока может значительно превышать предельные постоянные значения. Для теплового расчета в таких режимах температура кристалла определяется с помощью графика динамического теплового импеданса ZthJC. Исходными данными являются потери мощности за один импульс, длительность импульса и коэффициент заполнения.
Для компьютеризации расчета график динамического теплового импеданса выражается в виде аналитической функции, и градиент температуры рассчитывается по формуле:

......формулы можете посмотреть в полной версии статьи по ссылке " формулы для Семисел"

Одним из главных достоинств программы SEMISEL по сравнению с аналогичными средствами расчета является широкий выбор схем AC/DC, AC/AC DC/AC и DC/DC преобразователей:
1. Выпрямители AC/DC
• B2U — однофазный выпрямительный мост.
• B2H — однофазный тиристорный мост с управлением в верхнем плече.
• В2С — однофазный полностью управляемый тиристорный мост.
• B6U — трехфазный выпрямительный мост.
• B6H — трехфазный полууправляемый тиристорный мост.
• В6С — трехфазный полностью управляемый тиристорный мост.
2. Регуляторы переменного напряжения AC/АC
• W1C — тиристорный ключ.
• W1C — трехфазный тиристорный ключ.
3. Инверторы DC/АC
• Inverter_1_phases — полный мостовой каскад (в режиме разрывного и непрерывного тока).
• Inverter_3_phases — 3-фазный инвертер.
• Direct inverter –обычный мостовой инвертор в режиме «флип-флоп»
• 3-Level inverter –трехуровневый инвертор
4. Преобразователи постоянного тока DC/DC
• Buck — чоппер верхнего плеча;
• Boost — чоппер нижнего плеча;
• SR-мотор – вентильный индукторный двигатель.
Следует отметить, что все указанные схемы реализованы в модулях, производимых компанией SEMIKRON.
Далее мы рассмотрим на различных примерах, как непосредственно работает программа SEMISEL. Примером послужит «сквозное» проектирование преобразователя частоты, состоящего из трехфазного выпрямительного моста, чоппера системы торможения и IGBT инвертора. Исходные данные для расчетов:

Pn=22 kW, cosFi(std)=0,8 3 phase 380 V
Possible overload 20% time 10 sec
Fpwm-max -up to 12 kHz, Fpwm-std = 4,5 kHz; sinusoidal pwm
Полная мощнсть системы при стандартном косинусе
Snom = Pnpm/0,8 = 27,5 kVA

Трёхфазный выпрямительный мост

Рассмотрим вариант расчета трехфазного полууправляемого выпрямителя. После выбора соответствующей конфигурации (B6Н) на экране появляется схема и меню (рис. 3) в котором требуется ввести значения соответствующих параметров:

Рис. 3. Исходные данные для расчёта трёхфазного выпрямительного моста
• Vin — линейное напряжение;
• Iout av, Iout rms — среднее и среднеквадратичное значение выходного тока;
• FI — так называемый форм-фактор — отношение среднеквадратичного и среднего тока выпрямительного моста (не нагрузки!). При индуктивной нагрузке: FI = 1,41 для однофазного выпрямителя и FI = 1,73 для трехфазного выпрямителя. Если введены значения Iav и Irms, FI вычисляется автоматически;
• fin — значение частоты входного сигнала (учитывается при расчете потерь для быстрых диодов);
• Overload factor — процент перегрузки. При расчете потерь используется метод последовательных приближений из 40 шагов и учитывается эффект саморазогрева;
• Duration — время перегрузки;

• User defined load cycle — эта опция используется, если форма выходного тока отличается от стандартной и определяется пользователем.
Фазный Входной ток Iinp = 34 A
Выходной ток выпрямителя
Id = Pn/535= 41.12 A
(учитываем, что реактивный ток двигателя замыкается через батарею звена, поэтому при расчете выпрямителя используем только номинальную мощность)
Коэфф.перегрузки -1.2 на протяжении 10 сек
После заполнения всех необходимых граф программа предлагает различные типы выпрямителей, выпускаемых фирмой и подходящих для решения данной задачи (рис. 4). Дальнейшие действия необходимы для расчета мощности потерь. Вы выбираете тип корпуса моста и непосредственно тип элемента из ниспадающего меню. При использовании типовых значний параметра (typical values), тепловой расчет производится для номинального режима работы, предельные значения (maximum values) необходимы для расчета режима перегрузки.

Рис. 4. Предлагаемые типы выпрямителей
Выбор элементной базы. Как говорил Леонид Быков устами киногероя из к/ф "В бой идут одни старики" - учите матчасть. Поэтому вначале пожалуйста ознакомьтесь с номенклатурой выпускаемых приборов, чтобы не ошибиться раз в 5 случайно. "Запас карман не жмет", но денег уже требует [6].
Если хотите использовать библиотеку ране выпускавшихся приборов (мало ли, вдруг где-то пара-тройка модулей пролежала в заначке лет 7..), поставьте птичку в графе
Select your package and device х Add former generation
Надеюсь, что читатель уже полистал ShortForm Semikron, если нет - в электронном виде найдете по ссылке, (или печатный вариант - запросите у дистрибьютора). Поэтому без лишних обьяснений выбираем первые попавшиеся приборы на 40А, например
миниатюрный SEMITOP SK40DH
Следующий этап — расчет мощности потерь и температуры кристалла. Экран для этого режима приведен на рис. 5.

Рис. 5. Исходные данные для теплового расчёта трёхфазного выпрямительного моста

Берем рекомендованный охладитель Р14-120 со стандартным вентилятором

и нажимаем Calculate.

·       ^T_a ^{— температура окружающей среды;}

·         number of switches per heatsink — количество элементов модуля, в нашем случае (3-фазный выпрямитель) — 6,

      number of parallel devices on the same heatsink — количество параллельно соединенных на одном радиаторе модулей — 1;

·        cooling method — способ охлаждения. Расчет может производиться для естественного (natural air) режима, режима принудительной вентиляции (forced air) и режима водяного охлаждения (water);

·        SK model — тип теплостока производства SEMIKRON, после выбора автоматически заполняется графа теплового сопротивления Rth(s-a);

·         correction factor — с помощью этого коэффициента можно изменять значение теплового сопротивления «теплосток — окружающая среда» R_thha;

·        flow rate — скорость протекания воздуха или жидкости в режиме принудительного охлаждения;

·        self defined heatsink — вводятся параметры теплоотвода пользователя;

·        fixed heatsink temperature — расчет перегрева кристалла относительно температуры окружающей среды при фиксированной температуре  радиатора.

Результаты расчетов можно увидеть на рис.6.

Рис. 6. Результаты расчёта трёхфазного выпрямительного моста
В таблице результатов кроме входных данных и конфигурации схемы приводятся следующие параметры:
• VTO25(125) — прямое падение напряжения;
• rT25(125) — динамическое прямое сопротивление;
• Lossesdevice — потери на одном диоде;
• Losses TOT — суммарные потери.
С помощью соответствующих кнопок можно вернуться в любую точку программы, изменить исходные данные и повторить расчет. В конце расчета программа сообщит свое мнение о выбранном элементе и теплоотводе:
• This configuration works fine — силовой элемент и радиатор выбраны правильно, температура кристалла в режиме перегрузки не превышает 125 °С, обеспечен запас по перегрузке (100 °С < Tj < 125 °C).
• This configuration seems to be too powerful — выбран неоправданно мощный элемент, запас по мощности слишком велик (Tj < 100 °C).
• Recommendation by SEMIKRON: Do not use semiconductor in the range of Tj(max) = 125 °C — температура кристалла в режиме перегрузки превышает 125 °С, рекомендуется выбрать более мощный элемент или улучшить охлаждение.
• This configuration does not work! — температура кристалла во всех режимах превышает 125 °С, необходимо применить более мощный элемент или улучить теплоотвод.
Результат...не очень хороший, ибо рекомендация Семикрон гласит:
Recommendation by SEMIKRON: Do not use semiconductor in the range of Tj(max) = 125 °C
и действительно - максимальная температура кристалла при перегрузке 115 °С.
Если температура внутри шкафа возрастет хотя бы на 10 °С (что для прошлогоднего лета было объективной реальностью), то получим перегрев кристалла. Проверяем, устанавливая в графе
Ambient and heat sink parameter : Ambient temperature Ta 50
Результат не заставил себя ждать:
Evaluation: This configuration does not work!
Берем радиатор большего размера: Р16-200
Повторный расчет при той же температуре с новым радиатором показывает успешный результат «This configuration works fine» (забегая вперед, скажем, если радиатор использовать "по-хозяйски", т.е. разместить на нем еще чоппер с инвертором, то результат может оказаться плачевным, но до этого еще дойдем).
Опять вернемся к статье "Мифы.."[6]. А лучше вспомним Ильфа и Петрова. "На антресолях жила ничья бабушка, которая не доверяла электричеству". Вот так и наш брат-разработчик не очень доверяет заверениям, что печатный монтаж (если грамотно спроектирована плата) позволяет спокойно работать с токами до 50А.

Поэтому пробуем другой вариант (опять же без объяснения причины выбора) выбираем модули
Semipack1 SKKH42 Проходим последовательность еще раз, начиная с выбора диодно-тиристорного
модуля. Для чего кликаем внизу кнопку Device Parameter, возвращаемся на страницу выбора, ставим птицу на Semipack and SKKH42. Нажимаем кнопку Calculate - результат:
This configuration seems to be too powerful.
Очень большой запас, ибо при перегрузке температура кристалла едва достигает 73 °С.
Не по-хозяйски (хотя, мы же держим в памяти, что хотим разместить все силовые ключи на одном радиаторе)...
"Из чистого интереса" вернемся к радиатору Р14-120 (как поменять, надеемся, что грамотный читатель уже запомнил).
Результат: температура при перегрузке 79 °С и This configuration seems to be too powerful.
Как гласит народная мудрость "Модуль, он и на Северном полюсе - модуль, но очень холодный".
Предоставим читателю возможность самостоятельно оценить возможность применения в этой схеме SKKH27.
Дотошный читатель логичное объяснение этому "чуду" найдет самостоятельно.

Тормозной чоппер

Выбираем конфигурацию силовой части DC/DC Buck. «Почему?» тут же спросит дотошный читатель.
А никакой разницы нет для теплового расчета, куда вешать тромозной (Brake) резистор.
Точно так же никакой разницы нет между полупроводниковыми кристаллами
в конфигурациях GAR и GAL Semikron. Они симметричны.
Но вот какие параметры вводить для расчета? Исторически в электроприводе переменного тока сложилось, что свойства тормозного ключа зависят от механизма, в котором привод применяется. Поэтому такое разделение оставим на совести инженеров-приводчиков и согласимся с "Маємо те, що маємо".
А именно, тормозящий ключ может быть выбран в двух вариантах:
- на 33% номинальной мощности привода;
- на 100%
в зависимости от применяемых регуляторов и законов торможения.
(Для справки -33% используется для общепромышленных приводов, где нужно торможение, 100% для высокодинмамичных и высокоинерционных).
Начнем с общепромышленных с невысокой динамикой.
Зачем вообще нужен чоппер? При частотном торможении асинхронный двигатель переходит в генераторный режим и кинетическая энергия, запасенная в роторе(и приводимом механизме), за вычетом мехнанических потерь (трение) и электрических (на активных сопротивлениях статора и ротор), преобразуется инвертором назад в электрическую.
При этом напряжение Ud на конденсаторах звена растет.
Вот для рассеяния этой возвращаемой энергии и применяется тормозящий ключ с тормозящим резистором (вариант рекуперации не рассматриваем). При выделении ее на тормозящем резисторе напряжение Ud снижается с Ud-max до Ud-min (наперед заданные настраиваемые величины).
Величина и мощность тормозящего резистора выбирается исходя из условий:
- Rb <= 0,33 * Ud-max/Id nom для общепромышленных приводов
- Rb <= 1,0 * Ud-max/Id nom для высокодинамичных.
Значение Ud-max выбирается исходя из максимально допустимого для конденсаторной батареи (обычно в звене используют последовательное соединенные электролитические конденсаторы с Uc-nom=400 V). Поэтому, для обеспечения надежности, с учетом возможного разбаланса емкостей батареи
Ud-max = 0,9 * 2c-Unom = 720 V.
Не вникая в особенности, отметим, что вариант торможения, когда Вrake-ключ полностью открыт, является далеко не оптимальным с точки зрения задач привода. Поэтому используется несколько более сложный алгоритм, при котором ток через тормозной резистор стабилизирован, а частота ШИМ совпадает с частотой коммутации ключей инвертора.
Вот его и рассмотрим.
Ib = 0.33 * Id = ~ 14 A Fsw = 4,5 kHz
Задаем начальные параметры Ud (наше Ud-max)=720 Uout (наше Ud-min)=620
И переходим к выбору компонентов. Вариантов -масса. Остановимся на самом простом
SEMITOP SK20GAR123D (from Former generation)
При Ta =50 °С получаем предупреждение: Температура перехода 140 °С, что явно не годится.
Дилемма - либо выбрать более мощный ключ, либо более мощный радиатор. Начнем с ключа. Используем модуль SEMITOP SK30GAR123D , что даст нам следующие величины потерь (Рис. 7):

Calculated losses and temperatures with rated current and at overload:

Rated Current    Overload   Pcond tr 27 W 27 W Psw tr 18 W 18 W Ptr 46 W 46 W Pcond d 3.03 W 3.03 W Psw d 3.18 W 3.18 W Pd 6.22 W 6.22 W Ptot 52 W 52 W Ts 56 °C 56 °C Tc 56 °C 56 °C Ttr 102 °C 102 °C Td 63 °C 63 °C

Рис. 7. Результаты расчёта тормозного чоппера
-температура кристалла 102 °С, This configuration works fine.
Запоминаем выделяемую мощность
Ptot 52 W 52 W
Вспоминаем, что использовать три разных радиатора для выпрямителя, инвертора и чоппера "не по-хозяйски" и возвращаемся к..расчету выпрямителя. Поскольку чоппер добавит нам 52 Вт тепловых потерь, учтем их в строке "Additional power source at this heat sink" выбора охладителя. В результате получаем то, что предположили заранее: Evaluation: This configuration does not work!
Т.е. разместить выпрямитель SK40DH и чоппер SK30GAR123 на радиаторе Р14-120 невозможно в силу перегрева. (Чем точнее хотите получить результат, тем больше вариантов и итераций придется посчитать). То же самое проделаем для выпрямителя на модулях
Semipack1 SKKH42
Температура кристаллов модулей выпрямителя подросла до 85 °С, но до граничной 125 °С еще очень далеко.

Инвертор IGBT

Чтобы рассчитать тепловые потери нашего инвертора, возвращаемся к странице выбора схемы, нажав на кнопку «Change Circuit». Выбираем схему «Inverter 3 Phases» и вводим исходные данные (которые затем отобразятся в левой колонке рис. 8). Переходим к выбору IGBT -модулей для расчета.....глаза разбегаются. Здесь уже нужен либо кое-какой опыт разработчика, либо перебор нескольких десятков вариантов, либо….введение дополнительных факторов, ограничивающих число вариантов. Поскольку ранее мы решили, что постараемся использовать печатные проводники, то остановимся на модуле SK75GD12T4T (исходя просто из допустимых амплитудных значений тока через транзисторный ключ).

Рис.8. Результаты расчёта трёхфазного инвертора

Радиатор Р14-120, все ОК. Размещаем на этом же радиаторе чоппер, что добавляет к рассеиваемой мощности еще 52 Вт. Пересчитываем - тоже все в порядке, но температура подросла до 127 °С.

При Токр = 50 °С, температура кристалла - 139 °С, радиатора - 93 °С (мощность потерь в самом "плохом" случае : минимальная выходная частота инвертора + 20% перегрузка). 93  °С - перебор, "наши люди в булочную на такси не ездят".

Поэтому используем Р16-200. Результаты расчёта приведены на Рис. 9.

Рис. 9. Результаты расчёта трёхфазного инвертора, при использовании радиатора P16-200Как и следовало ожидать, радиатор холодный - 56 °С, температура кристалла - 91 °С при перегрузке.
Предпоследний этап для проверки. Рассмотрим "самое слабое звено"- выпрямитель, с добавлением к нему мощности, выделяемой чоппером -52 Вт и инвертором -388 Вт.
Пересчитываем температуру выпрямителя и получаем зловещее "This configuration does not work!"
Удлинение радиатора не оправдывает надежд - та же фраза красным (что мы ранее предполагали).
Делаем ход конем, меняем выпрямительный мост на более мощный -SK70DH.
И через несколько секунд убеждаемся, что если разместить на охладителе типа Р16-200 и диодный мост, и чоппер, и инвертор, кристаллы этих модулей будут чувствовать себя более чем комфортно. Увеличение частоты ШИМ до 12 кГц для инвертора увеличит тепловые потери в инверторе до 669 Вт. Однако, пересчитав тепловой режим, убеждаемся:
Кристаллы IGBT модулей уже будут работать в режиме, близком к предельному, но выпрямитель останется в норме (Тохл = 85 °С).

Распределение тепла.

В предыдущем разделе мы установили, что на одном радиаторе Р16-200 можно разместить все три тепловыделяющих элемента нашего преобразователя частоты. Невыясненным остается вопрос «Как их разместить?». Ведь мы получили среднюю температуру радиатора, которая эквивалентна «средней температуре по больнице». Для того чтобы оценить взаимовлияние модулей и распределение температурного поля по радиатору, воспользуемся программой R-Theta [8]. Дадим возможность читателю самостоятельно разобраться с настройками этой программы. Поэтому лишь заметим, что визуализация процесса распределения тепла в радиаторе позволяет оценить эффективность охлаждающей системы, что наглядно демонстрирует Рис. 10.

Рис. 10. Распределения тепла в радиаторе
Грамотное разнесение силовых модулей на поверхности радиатора улучшает картину распределения тепла, что эквивалентно уменьшению теплового сопротивления.

Заключение

Давно прошли времена, когда выбор силового ключа осуществлялся на основании его номинального тока, а для повышения надёжности рекомендовалось использовать двойной запас по мощности. Цель современного разработчика – обеспечение высокой надёжности при использовании предельных режимов работы компонентов плюс минимальные сроки проектирования. Решение этой задачи немыслимо без специализированного программного обеспечения, призванного максимально упростить и автоматизировать процесс проектирования, устранить возможные ошибки, оптимизировать выбор элементной базы.
Программа SemiSel пригодна для анализа большинства существующих практических схем [9], позволяет оптимально выбрать режимы работы и условия охлаждения и требует от пользователя ввода только числовых исходных данных. Удобный интерфейс, пояснения, данные для всех режимов работы, позволяют использовать программу разработчикам средней квалификации. Конечно, компьютер не способен заменить голову разработчика. Знания и опыт в любом случае остаются самыми главными составляющими процесса проектирования. Специализированное программное обеспечение – это, прежде всего очень хороший инструмент для грамотного инженера, помогающий избежать массы ошибок, быстро проанализировать различные варианты схемы и выбрать из них лучший. В результате сокращается время и повышается качество разработки.
Постоянные заказчики Semikron могут получить локальные версии SemiSel у официальных дистрибьюторов и в центрах технической поддержки компании в Киеве.

Литература
1. Wintrich A. Free help with your converter design. Semikron Elektronik, 2006.
2. Srajber D., Lukasch W. The calculation of the power dissipation for the IGBT and the inverse diode in circuits with sinusoidal output voltage. Semikron Elektronik, 1996.
3. Freyberg M., Scheuermann U. Measuring Thermal Resistance of Power Modules. PCIM Europe J. 2003.
4. Колпаков А.И. Обеспечение надежности силовых IGBT модулей. Электронные компоненты. 2003. № 4.
5. Колпаков А.И. Методы оценки надёжности IGBT модулей Semikron в предельных ре- жимах. Силовая электроника. 2004. № 1.
6. Колпаков А.И. Мифы и легенды российских электронщиков, Компоненты и технологии №9, 2007
7. Колпаков А.И. Принципы работы и особенности программы теплового расчёта . Электронные компоненты № 6, 2004.
8. Колпаков А.И. Тепловое моделирование –просто и доступно. Электронные компоненты, 2008.- №8
9. Колпаков А.І., Мисак Т.В., Поліщук С.Й. Программа теплового расчета SEMISEL 3.1 –новые возможности и перспективы //Технічна електродинаміка. Силова електроніка та енергоефективність.-Тематичний випуск.-2008.-Ч2.-с.114-119.

Продалжаете хотеть в ТС, казахские ВВ идут к Вам!

Прямой перепост из "Таможенный союз"
В голове не укладывается, каким нужно быть наглухо потерянным мудаком, чтобы желать вступления Украины в Таможенный союз. Складывается впечатление, что у людей, двадцать лет истово верующих во второе пришествие колбасы по 2.20, напрочь отсохли не только мозги, но и безусловные рефлексы, потому как сближения с государствами, терпящими экономические неудачи и разгоняющими при помощи бронетехники бастующих рабочих, может искренне хотеть разве что овощ, не имеющий инстинкта самосохранения.
Про неудачи режима Лукашенко и тяжелый кризис белорусской экономики не слышал в Украине только глухой. Но что такое сумасшедшая инфляция, крах национальной валюты и теракты в метро в сравнении с чудесной возможностью осознавать, что Украина находится в братском союзе с Российской Федерацией? Сектантский фанатизм сторонников такого объединения пересиливает любые рациональные доводы и статистические выкладки.

Вчера полыхнуло в Казахстане. Взбунтовался целый город. Бастующие нефтяники от отчаяния устроили массовые беспорядки и вступили в столкновения с внутренними войсками. По официальным данным убито 10 человек, по данным оппозиционных режиму социалистов - около 150. Сожжены несколько зданий, в том числе городская администрация. 


С детства нас учат держаться подальше от проблемных сверстников, не дружить с детьми из плохих семей, обходить стороной асоциальных личностей. Вступив во взрослую жизнь, всякий добропорядочный гражданин также считает свои долгом оградить семью от нежелательных связей, и это абсолютно нормально. Однако в вопросах геополитики изрядная часть наших воспитанных совдепией граждан отчего-то проявляет тотальный кретинизм, и вместо того, чтобы ограждать от нежелательных связей свою страну, упорно старается втолкнуть ее в огромную навозную кучу. 

Казахские события дают исчерпывающую характеристику как государству Назарбаева, так и всей тусовке, именуемой Таможенным союзом. Старательно тиражируемый миф о стабильности в Казахстане оказался голимым враньем. Совершенно ясно, что в нормальном государстве никогда не взбунтуется целый город, солдаты не станут расстреливать бастующих рабочих, а спецслужбы - закрывать доступ к интернет-сайтам. От такого государства необходимо держаться подальше, как от агрессивного шизофреника или наркомана. Иначе подобная "стабильность" с большой долей вероятности может воцариться и на улицах наших городов. 

О бизнес-этике, технической грамотности и рекламе (SKHI22 -contra...)

О бизнес-этике, технической грамотности и рекламе
Андрей Колпаков
Эту заметку, да без комментов разместить? Да ни в жисть! Комменты курсивом. Наслаждайтесь:
Мы не сомневаемся, что в свое время всем набила оскомину реклама стирального порошка Ariel и его сравнение с «обычным порошком». Однако при всей простоте мыслмысли в этом
ролике четко прослеживается простое правило, принятое во всех цивилизованных странах: «Хвали себя, а покупатель сам разберется».

Если мы посмотрим любую переводную статью, посвященную характеристикам европейских, американских, японских и прочих электронных модулей, то увидим (хотя нам буржуи ну никак не указ), что в сравнительных таблицах никогда не приводятся названия компонентов или фирм конкурентов, вместо этого они обозначаются как «Competitor A, Competitor B…». Подобная методика сравнения является законом бизнес-этики, который четко соблюдает любое уважающее себя зарубежное печатное издание(это известно только тем, кто способен читать по-английски, а таких, увы, мизЕр).

Российский рынок электронных компонентов служит полем битвы ведущих мировых производителей, и разобраться во всем многообразии поставляемых деталей зачастую бывает очень сложно. В данной ситуации корректное сопоставление характеристик (давайте спорить о вкусе устриц с теми, кто их ел) электронных компонентов, выпускаемых различными производителями, является вполне допустимым.
Однако при этом сравниваться должны элементы одного поколения, имеющие сходное функциональное назначение и близкие параметры. О том, насколько это деликатное и неблагодарное дело, можно прочитать в статьях «Контрольная точка или Как читать
Datasheet между строк» (ЭК №9’2006) и «Мифы и легенды российских разработчиков» (КиТ №9’2007).
К сожалению, наш рынок пока далек от цивилизованного, и зачастую мы встречаемся с примерами некорректного сравнения. В одной из статей, опубликованных в журнале «Силовая Электроника» № 4 за этот год предлагается методика замены старого
драйвера IGBT «компании А» на новый, выпускаемый «фирмой В». На наш взгляд, такой подход является, мягко говоря, спорным. Ни у кого не возникнет вопрос, что лучше: старый Volkswagen или новый Opel, особенно если цена соизмерима. Также и в сфере электронных компонентов принято сравнивать элементы одного поколения, например вместо устаревшего SKHI 22 в качестве референтного рассмотреть новый драйвер серии SKYPER. Правда, при этом могут сойти на нет и все описанные «преимущества»… Гораздо нагляднее было бы сопоставить 2SC0108T с разработкой CT-Concept предыдущего поколения, ведь при этом использовать все свое красноречие можно совершенно безбоязненно! И уж точно не следует искажать технические данные и вводить читателей в заблуждение. В упомянутой выше статье описывается алгоритм работы схемы защиты драйвера SKHI 22: «Система управления должна за это время проанализировать сигнал
защиты драйвера, зафиксировать срабатывание защиты и выключить все транзисторы. Однако опыт показывает, что 9 мкс недостаточно, столь короткий промежуток времени не позволяет системе управления надежно отфильтровывать ложные сигналы срабатывания защиты, вызываемые помехами».
На самом деле, как указано в техническом описании SKHI 22, порог срабатывания и время задержки схемы защиты задается внешней RC-цепочкой, а сброс защиты осуществляется после устранения неисправности подачей логического нуля на оба входа в течение не менее 9 мкс. Таким образом, у схемы управления есть сколько угодно времени для анализа ситуации. «Учите матчасть», — сказал бы в таком случае Леонид Быков устами своего киногероя из к/ф «В бой идут одни старики».
Сообщения «агентства ОБС»(Одна бабка сказала) — не лучший источник информации для технической статьи: «Так, при использовании его (SKHI 22) в серийных изделиях были замечены случаи выхода драйвера из строя при незначительных механических деформациях платы, в которую он установлен». Хочется спросить авторов, как при такой «ужасной» конструкции SKHI 22 мог выпускаться сотнями тысяч экземпляров в течение стольких лет и стать, как указано в статье, «эталоном»? Уверяем вас, что если бы он ломался «при незначительных механических деформациях», т. е. не соответствовал указанным в документации требованиям по механическим воздействиям, фирма-производитель была бы завалена претензиями и очень скоро прекратила бы выпуск этого изделия..(А сдуру можно и … столб сломать. )
Что касается утверждения, что «…диод создает своей паразитной емкостью дополнительную цепь протекания импульсной помехи, которая затем подается на компаратор защиты драйвера», то оно вообще не лезет ни в какие ворота. Время обратного восстановления таких диодов (типа UF4007) не превышает 100 нс, при том, что период блокирования схемы защиты составляет 1,5–3 мкс!
Авторам статьи мы бы порекомендовали быть более аккуратными и внимательными при анализе и сопоставлении технических характеристик (иначе "Единожды солгавши, кто тебе поверит?"). А в научных статьях следует опираться на проверенные данные, а не на слухи и домыслы, чтобы не попасть
в неудобное положение. Уважительное отношение к технике, инженерной документации и конкурентам вообще отличает настоящих специалистов от «менеджеров по техподдержке».

Исходник, имеющийся у нас, имеет более язвительные формулировки, которые, скорее всего, были размягчены редактором журнала Силовая Электроника, № 5’2011 Технологии, из которого и перепечатано с разрешения автора.

Nissan Leaf, который будет заряжаться … без проводов.??

Nissan Leaf, который будет заряжаться … без проводов.
Насколько сие возможно???? Статья, размещенная тут, говорит, что таки-да!
Но верится трудом, ибо как минимум, к.п.д. этого процесса оставит желать на-а-а-много лучшего!
Nissan Leaf, на данный момент, является самым популярным электромобилем в мире. Достигнут этот результат за счет меньшей, по сравнению с прочими подобными машинами, цены и быстрой скорости зарядки аккумулятора. Но уже через пару лет компания Nissan обещает выпустить новый вариант Nissan Leaf, который будет заряжаться … без проводов.

Стремительное развитие беспроводных технологий намного упростило нашу жизнь. Работать теперь можно вообще, не вставая с дивана (ноутбук и Wi-Fi-роутер в этом нам помогут), да и количество проводов, протянутых по нашим квартирам и офисам значительно сократилось за последние годы.
Вполне логично, что подобная тенденция докатилась и до автомобильной промышленности. Во всяком случае, ее берет на вооружение компания Nissan, уже сейчас разрабатывающая новые технологии, которые будут реализованы в следующей версии электромобиля Nissan Leaf.
Пару месяц назад мы рассказывали на Novate.Ru про стремление компании Nissan научить автомобили Nissan Leaf заряжаться за десять минут. Но, оказывается, и эту технологию уже можно считать устаревшей. Ведь в совсем скором будущем зарядка аккумуляторов этого электромобиля будет происходить вообще без проводов. И, действительно, какой смысл пользоваться проводами, если мы живет в беспроводном мире?
Машине достаточно будет заехать на специальную платформу, а та зарядит аккумулятор Nissan Leaf, используя электромагнитную индукцию.

Скорость зарядки во время этого процесса будет колебаться от 3 до 6 киловатт в секунду. КПД при этом составит 80-90 процентов.
Рабочий вариант описанной платформы Nissan уже представила общественности. А серийный выпуск нового варианта Nissan Leaf компания планирует начать совсем скоро - в 2013-м году.
Среди потенциальных минусов этой инновации эксперты называют более высокую цену на автомобили Nissan Leaf – новые технологии и стоят по-новом