Lo que limita la cantidad de MOSFET / IGBT en Serie / Paralelo

Ingeniero de diseño de HVDC por oficio aquí. No desea utilizar MOSFET por la sencilla razón de costo (área de chip) por A de corriente y desde que se publicó el concepto de MLC, todos están cambiando a baja velocidad. Paralelo a ambos IGBT y MOSFET se convierte en un desafío en los niveles de kA debido a parásitos y casos de fallas. La conexión en serie es un desafío major . No lo haga a menos que sea absolutamente necesario y esté preparado para varios problemas con grandes pérdidas en amortiguadores, avalanchas, etc.

  

Mi pregunta es ¿por qué hay un límite de cuántos dispositivos se pueden usar en serie?

Pérdidas en amortiguadores, requisitos de tiempo en su unidad de compuerta, capacidad de avalancha o tiempo de respuesta ns en unidades de compuerta locales con regulación de la pendiente de voltaje del colector.

  

También me gustaría saber cómo se ve afectado el paralelismo en este caso.

Su pequeño MOSFET SMPS simple en su banco generalmente funcionará bien con MOSFET paralelos siempre que tenga resistencias de compuerta individuales. Al ascender hacia el territorio kV y kA, los parásitos tendrán mucho más que decir y todos trabajarán en su contra. Las fichas combinadas de la misma oblea es algo que no podrá hacer en casa y el kV de resistencia se asegurará de que tenga un largo camino por recorrer desde el controlador de la puerta a cada ficha también, por lo que le espera un desafío.

Línea inferior: ¡No haga transistores en serie ni en paralelo a menos que sea absolutamente necesario!

  

Mi pregunta es por qué hay un límite en la cantidad de dispositivos que se pueden usar en   ¿serie? ¿Es porque las pérdidas de conducción son demasiado grandes?

Mi conocimiento (limitado) está en el uso de tiristores para el uso en enlaces de giga vatios DC suministrados por GE, Siemens, ABB, etc. No soy un experto, pero sí tengo algunos conocimientos. Entonces, mi respuesta es sobre el uso de tiristores, pero lo mismo se aplicaría con los MOSFET y los IGBT (excepto que esos dispositivos necesitan diodos en serie al manejar la CA entrante).

Tomemos un ejemplo de Infineon T2871N80TOH . Está clasificado para voltajes máximos de 8 kV y una corriente máxima de aproximadamente 5000 amperios. Al conducir, tiene una caída de voltios hacia adelante de aproximadamente 3 voltios a 5000 amperios. Esto significa una disipación de potencia de 4,5 kW y, si (digamos) 100 se utilizan en serie para alcanzar un voltaje de manejo máximo de 800 kV, la pérdida de potencia es de aproximadamente 0,5 MW.

Compare eso con la potencia de rendimiento de dicho convertidor. Digamos que controla un voltaje RMS de 400,000 voltios y una corriente promedio (por ejemplo) de 2000 amperios RMS. Esa es una potencia de carga de 800 MW.

¿Entonces, perder 0,5 MW parece tan mal cuando se controla una carga de 800 MW? ¿Parece que hay algún problema con tener más tiristores en serie si se necesita (digamos) doblar la tensión requerida del enlace HVDC? A mí no.