Pérdidas de potencia de un interruptor

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Se utiliza un transistor de potencia para conmutar una carga inductiva de 25 A, 600 V a una frecuencia de conmutación de 100 kHz con D = 0.5. Cada vez que se enciende y se apaga, se producen 100 ns y el voltaje en estado de colector se fija a 2V. Calcule las pérdidas totales de potencia del interruptor.

Entonces, no estoy seguro de cómo atacar esto, así que busco información en un libro: Power Electronics by Lander.

Según este libro: $$ E = \ frac {VI} {6} T $$

Entonces, la pérdida de encendido será: $$ \ frac {25 \ veces 600} {6} \ veces \ frac {1} {100 \ veces10 ^ 3} = 0.025 J $$ Y la pérdida de apagado será: $$ \ frac {25 \ times 600} {6} \ times \ frac {1} {100 \ times10 ^ 3} = 0.025 J $$

Por lo tanto, la pérdida de potencia de conmutación media \ $ = (0.025 + 0.025) \ veces 100 \ times10 ^ 3 = 5kW \ $ Pérdida de conducción \ $ = 25 \ veces 2 \ veces 0.5 = 25W \ $ La pérdida total es por lo tanto, 5025W?

¿Esto es correcto? Realmente no siento que sea ... ninguna de estas ecuaciones está en mis apuntes universitarios. Las únicas ecuaciones en las notas son: $$ P_ {on} = I_D ^ 2 R_ {DS (ON)} \ frac {t_ {ON}} {T} $$$$ P_ {off} = V_ {DS (max)} I_ {DSS} \ frac {t_ {OFF}} {T} $$ Pero estos pertenecen a los MOSFET y realmente no veo cómo puedo usarlos para resolver la pregunta ...

    
pregunta lmsavk

1 respuesta

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Esas fórmulas MOSFET no tienen en cuenta ningún cambio; solo el tiempo intermedio, estoy bastante seguro de que lo sabías, pero de todos modos.

Cuando el transistor está encendido, tiene 2v a través y 25A que lo atraviesan.

  

P = I V = 25 x 2 = 50W.

Pero el ciclo de trabajo es del 50%, por lo que durante el período de encendido disipa 50W, pero en general, 25W. En realidad, es un poco menos que eso, ya que hay un tiempo de encendido / apagado de 100 ns.

El tiempo total del ciclo = 1 / 100kHz = 10us, por lo que con el tiempo de conmutación es de 100 ns, eso es 1% por trayecto. Por lo tanto, su transistor solo está encendido por completo el 49% del tiempo. Sustitúyalo como se indica arriba, y obtendrá 24.5W para la parte completa.

Cuando está apagado, no fluye corriente, por lo tanto, no se disipa la energía. Así que eso es cero vatios.

Finalmente, el tiempo de subida y caída. Esto puede ser muy complicado dependiendo de lo lejos que quieras llegar; su ejercicio da poca pista en cuanto a lo que se espera; solo falta la carga "inductiva" para la que faltan detalles de AFAIK; eso, y que el modelo del transistor está muy simplificado, por lo que están tratando de que te concentres en algo más que eso. Entonces, adivinando, pero quizás quieren lo siguiente.

Entonces, sube y baja: se disipará mucho si el poder durante este período de transición; considere cuándo la mitad del voltaje está en el transistor y la otra mitad en una carga resistiva. La corriente a través de ambos sería 12.5A. A 300v, cada uno disipará 12.5 x 300 = 3750W (en ese instante). Esa sería la potencia máxima que se disipa en el transistor (ajuste de impedancia), lo que le brinda un límite superior para las pérdidas de conmutación. El 2% del tiempo, no más de (2% x 3750W) = 75W se perdería. Así que las pérdidas totales no serían superiores a 99.5W. Pero como dije, eso supone una carga resistiva.

    
respondido por el CL22

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