IGBT linear ansteuern

Moin.

Hier basteln wir gerade an einer Ansteuerung eines IGBT herum. Anders a ls meistens soll in diesem Fall der IGBT nicht geschaltet, sondern im (halbwegs) linearen Betrieb seinen Dienst tun. Dies aber möglichst schnell. Idealerweise in scharfen Stufen, zwischen denen der Betrieb

konstant ist. Hinter dem IGBT hängt als Last eine einigermaße n fette Spule mit etwa 300 µH Induktivität und der Mglichkeit 200 A Strom f ließen zu lassen. Der IGBT wird natürlich mit einem passend dimensionierten Varistor geschützt. Letztlich geht es um das von der Spule erzeugte Magnetf eld.

Im Moment versuchen wir es mit einer Kombination von Opamp und einem

Treiber, so wie in Fig. 4 des Datenblatts zum BUF634 vorgeschlagen:

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Allerdings gibt es deutliche Schwing-Probleme (die nach etwa fünf Perioden abklingen). Frequenz ist etwa 38 kHz.

Hat ein Dämpfungsglied (Snubber) aus Kondensator und Widerstand ei ne Chance, die Schwingung zu unterdrücken, wenn es passend ausgelegt ist? Wenn ja, wie finde ich die passende Kombination aus Widerstand und Kondensator?

Ist die Technik mit dem Opamp plus Leistungsbaustein überhaupt die in solchen Fällen empfohlene Technik?

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Kai-Martin Knaak                                  tel: +49-511-762-2895 

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Kai-Martin Knaak
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Kai-Martin Knaak schrieb:

Hallo,

als Alternative fällt mir nur die Kombination von Opamp plus mehreren Leistungsbausteinen parallel ein, allerdings mit den üblichen Problemen der gleichmässigen Aufteilung des Stromes.

Bei 200 A im Linearbetrieb stelle ich mir die Kühlung des IGBT problematisch vor.

Bye

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Uwe Hercksen

Am 24.07.2013 12:04, schrieb Kai-Martin Knaak:

Hallo,

mit einem Snubber kann man Effekte erster Ordnung minimieren die Kombination aus Snubber und Spule ist dann annähernd rein ohmsch. Für den Widerstandswert nimmt man optimalerweise den DC-Widerstand der Spule und der Kondensator errechnet sich nach der Formel C=L/R². R ist der Ersatzwiderstand der Spule und L die Induktivität. Die Gesamtschaltung hat dann in erster Näherung keine ausgeprägte Resonanz. Weil das Ersatzschaltbild von Spule und auch Kondensator eine Idealisierung ist bleiben dann noch Effekte höherer Ordnung.

Experimentelle Bestimmung der Bauteilwerte ist auch möglich man beginnt dann mit vorhandenen Bauteilen ähnlicher Grössenordnung und kann dann schnell die Wirkung sehen. Dabei ändert sich der Q-Faktor und die Resonanzfrequenz.

Die Snubberbauteile müssen dann auch für die Leistung dimensioniert werden. Man kann auch versuchen höhere Widerstände zu verwenden um die Verlustleistung zu minimieren.

Mit kleineren Leistungen hatte ich dazu mal Messungen gemacht und gute Erfolge erzielt bei analoger Ansteuerung von Induktivitäten (u.A. Galvanometerscanner).

Bernd Mayer

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Bernd Mayer

IGBT und "schnell" koennte ein Problem werden. Wieviel ist "schnell"? Warum nicht MOSFETs?

Kannst Du den ganze Schaltplan zeigen? Vor allem wie der Opamp das linearisiert.

Ist 38kHz die Frequenz der fuenf Zyklen? An der dicken Spule gemessen? Wie sieht es dabei am Gate aus?

Bernd hat ja schon was zu geschrieben. Die McGyver Methode waere, den Kondensator soweit zu vergroessern, bis die Auschwingzyklen doppelt so lang wie ohne Snubber sind. Dann den Widerstand anpassen bis die Schwingung weg ist. Wird hier beschrieben:

focus.ti.com/lit/an/slup100/slup100.pdf

Allerdings sollte man erst die Ursachen dieser Ausschwinger untersuchen, sehen ob sie sich nicht anderweitig vermeiden oder verringern lassen. Ein Snubber heizt gut Energie ab und manchmal muss das nicht sein.

Das schon, aber mit IGBT vermutlich eher nicht. Schwer zu sagen ohne Euer Schaltbild.

Wird denn auch die Forward-Bias SOA beim IGBT eingehalten?

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Gruesse, Joerg 

http://www.analogconsultants.com/
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Joerg

Hallo Kai-Martin,

Wie glatt soll denn der Strom werden?

Das sind unerfüllbare Forderungen. Es geht mit beliebig endlichem Aufwand sicher noch schneller...

Wie scharf?

Mit welchem Widerstand?

Geht die ab 200 A in die Sättigung, oder was begrenzt?

Varistoren sind oft zu langsam. IGBTs schützt man eher durch active clamping.

Das schon aus Prinzip nicht schnell geändert werden will. Willst Du schnell ändern, brauchst Du viel Spannung. Das wiederum kostet im Analogbetrieb VIEL Leistung. Ob die vom Die überhaupt abtransportiert werden können muss man schon überprüfen. Am Maximalstrom der IGBTs solltest Du Dich dann nicht orientieren.

Kann man schon machen, IMHO wolltest Du aber doch eine Stromquelle bauen, nicht eine Spannung, oder hab ich das falsch verstanden? Bei einer Stromquelle würdest Du die Spule zwischen Kollektor und Spannungsversorgung setzen und mit einem Emitter-Shunt-Widerstand den Spannungsabfall auf den invertierenden Eingang des OPs zurückführen. Am nichtinvertierenden Eingang würdest Du die Steuerspannung vorgeben.

Ein Snubber soll ja Schaltüberspannungen begrenzen. Du willst es schnell haben, was jetzt?

Mach mal Butter bei die Fische: Zahlen, Schaltung, Ziel der Veranstaltung.

Bis gleich

Marte

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Marte Schwarz

Kai-Martin Knaak schrieb:

Hallo,

wenn ihren den Strom in möglichst scharfen Stufen verändert treibt ihr natürlich eure Schaltung aus dem linearen Arbeitsbereich hinaus, das könnte eure Schwing Probleme verursachen. Wenn eurer Netzteil nicht mehr Spannung liefern kann um den Strom schnell zu ändern seit ihr sowieso schon am Anschlag mit der Geschwindigkeit der Änderung und der IGBT und seine Ansteuerung kann daran nichts mehr ändern.

Probiert doch mal ob ihr bei der Änderung in Rampen einstellbarer Steigung auch noch ein Schwing Problem habt.

Bye

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Uwe Hercksen

Bernd Mayer schrieb:

Für Historiker: British patent Specification No: 462530 (1935), Alan Dower Blumlein

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(Leider ohne Figures) Die Formel war natürlich schon lange bekannt, aber die Anwendung als Snubber gilt als Erfindung.

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mfg Rolf Bombach
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Rolf Bombach

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