作者 主题:现实生活中的MOSFET平行可靠性 - 更小的VS更大 (Read 1693 times)

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嗨伙计
我对具有较高数量的并联晶体管的电源可靠性有问题

例如,2在适度频率200kHz时并联开关正向转换器,并行交换平行切换
如果电流将是同样的共享损失,计算每台设备〜10W 4.5:5.5导电:切换损耗比率

问题是,如果那么我可以相信这么多设备有足够的类似参数来合理且超过较长的时间
是的那么这里也是一些布局问题,并以这种速度并联开,但在排水方面几乎没有额外的痕量电感可能是有益的
 

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Re:MOSFET在现实生活中的平行可靠性 - 更小的比较较大
« 回复#1开: 2019年9月20日,04:42:35 PM»
并行五个MOSFET'T击打我非常经济,除非你依靠被动对流冷却并且需要获得热量通量(即 - W / cm2) 下。

并联MOSFETSN.'T通常是一个大的事项,只要您越来越达到每个额外开关的电流,并且每个栅极电阻都使用各个栅极电阻,但是在200khz时,您可能会出现不同的循环阻抗,这将导致动态电流分布不均匀。在此处添加一点串联的电感阻抗可以在此处有所帮助;用排水管串联地串行效果效果较低,因为你不'T从退化中获得负面反馈的好处。

也就是说,总是优选的是,并行最小化开关的数量,并且(5)似乎有点大,除非这是升压应用,并且输入电压低(例如 - 12V到340VDC供应H-Bridge在逆变器中)。
 

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Re:MOSFET在现实生活中的平行可靠性 - 更小的比较较大
« 回复#2开: 2019年9月20日,06:10:27 PM»
但五个小实际上比一个大,我可以使用全普克斯,更简单,更便宜的安装
另外,我需要在短期下切换相对高电流,大约20-30A,它使单个设备和高开关损耗产生问题
 

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Re:MOSFET在现实生活中的平行可靠性 - 更小的比较较大
« 回复#3开: 2019年9月20日,06:29:03 PM»
这个yt频道是金。

//youtu.be/wjSM2oYY3OY
Factory400 - 世界上最小的工厂。 //www.youtube.com/c/Factory400
 

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Re:MOSFET在现实生活中的平行可靠性 - 更小的比较较大
« 回复#4开: 2019年9月20日,07:00:33 PM»
但五个小实际上比一个大,我可以使用全普克斯,更简单,更便宜的安装
另外,我需要在短期下切换相对高电流,大约20-30A,它使单个设备和高开关损耗产生问题

30a isn.'对于单个设备,或者,也许是最多的挑战。什么是最大电源电压?

 

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Re:MOSFET在现实生活中的平行可靠性 - 更小的比较较大
« 回复#5: 2019年9月20日,07:05:52 PM»
电源电压为500-650V,呼叫至少800V晶体管,其中选择有限
 

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Re:MOSFET在现实生活中的平行可靠性 - 更小的比较较大
« 回复#6开启: 2019年9月20日,08:04:03 PM»

最终,就像工程中的每一件事一样,将会有权衡。

我的务实建议是,如果这是一个具有适当的设计预算的高容量,成本敏感的产品,那么所有的手段都可以优化设计。这可能意味着可能需要一些迭代来满足您的成本,性能和可靠性目标。

另一方面,如果设计是非常少的单位,并且您在一个紧密的设计时间表上,则可以获得最简单的方法。使用最少的较大MOSFET。
 

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Re:MOSFET在现实生活中的平行可靠性 - 更小的比较较大
« 回复#7: 2019年9月20日,09:37:29 PM»
电源电压为500-650V,呼叫至少800V晶体管,其中选择有限

嗯,这肯定会改变一些事情......你需要将过渡时间限制在大约25ns上,以保持切换损耗可管理,但是导致26V / ns dv / dt的东西,这对于硬开关操作太多,特别是当体二极管传导时涉及(它将在两转向前转弯)。另外,19.5kva对于双开关向前有点差点......像10倍太多了。授予,那里'在这种频率下,单个结束和桥接器转换器之间的变压器利用中的罚款并不多,但仍然存在一个。在此功率级(和输入电压范围),全桥转换器几乎完全使用,剃须仅超过开关成本甚至不考虑。

 

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Re:MOSFET在现实生活中的平行可靠性 - 更小的比较较大
« 回复#8开: 2019年9月21日,08:36:18 AM»
传输的力量是"just"大约1500W,但它是恒定的电流/功率,并且在低电流下需要高可能的输出电压
为什么身体二极管会导行任何更大的时间,它是不受欢迎的,只是一些令人讨厌的静态。

具有小的小并行晶体管,每个电流都足够小,以允许合理的开关速度和损耗。

使用一个设备,我需要使用SIC设备或接受高损耗和冷却问题
 

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Re:MOSFET在现实生活中的平行可靠性 - 更小的比较较大
« 回复#9: 2019年9月21日,09:46:16 AM»
......
为什么身体二极管会导行任何更大的时间,它是不受欢迎的,只是一些令人讨厌的静态。

存储在变压器磁化和泄漏电感的能量(以及环中的任何其他杂散电感)通过每个开关循环通过主体二极管返回到电源。即使在快速800V-900V超结MOSFET中,这些二极管也会有反向恢复时间>300ns的范围,在200khz的操作中是太慢的方式。

SiC MOSFET中的身体二极管更快, 但它们是PN类型,而不是肖特基,所以仍然具有反向恢复时间(30ns - 足够快 - 至60ns - 这是边缘的)和一个非常高的正向电压下降(>4V在大多数情况下)因为SIC's wide bandgap.

因此,在200kHz的单个转换器中处理这一强大电力实际上乞求(准)谐振拓扑。
 

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Re:MOSFET在现实生活中的平行可靠性 - 更小的比较较大
« 回复#10: 2019年9月21日,上午10:25:54»
为什么不是一对IGBT? 应该只是在该频率下工作,或者稍微很低。  If you'在紧凑的包装中进行更低的开关损耗(因此较高的频率),我猜是那个'锻炼;相反,我会推荐SIC MOSFET。

平行的MOSFET通常很好,但唐'忘记考虑杂散电感。 在SAM Ben-Yaakov视频中,他考虑了RDS(上)的当前分频器电路。 将杂散电感与这些串联添加,并将电流更改为步骤或斜坡源,并且您将在开关电路中具有电流共享的表示。 电流在几个L / R时间常数之后均衡,因此除了减少杂散电感之外,它实际上可以有助于具有一些额外的阻力。

注意,杂散电感始终是环路电感,从一个切换到其对立开关。 对于前进的两个转换,那'晶体管和其捕获二极管通过局部旁路电容。 另一个晶体管和二极管在独立循环中动作,并且该循环也需要具有正确的电感。 (旁路可以共享,即's精细 - 只要这两个电感都锻炼。)

典型的布局,晶体管排列在散热器上,您需要替代晶体管和二极管,并将旁路盖放在行前面。

It'简单地使用完全独立的逆变器并不多有麻烦。 每条腿使用单个晶体管和二极管,以及一对腿,带有变压器和所有支撑组件(输入旁路盖,驱动器,输出整流器..)每个通道或相位。 使用n个阶段,每个阶段之间的相移,以达到所需的总容量。

这有点令人讨厌,所以我不起作用'知道我会打扰这样做(可能,我会选择单相,或两个相交错,全波,前转换器)。 它是任意扩展的唯一实用方法。

缩放的根本问题是最终提出了这一论点的原因。 在低电压下变得更加明显:杂散电感较高。  Say you'在主板上进行12V到1.0V vcore供应。 你需要100a,所以你'在输入的输入中切换约100a / n的脉冲,用于n个阶段。 一个阶段的一百位楼梯就是荒谬的:那'SA 0.12欧姆切换负载阻抗以100kHz开头,甚至在100kHz时,您必须抗衡甚至是一个非常紧凑的循环的电抗,即3mohm,即拉出总功率的2.6%的无功功率,给予或者。  And that'刚刚在FSW;基本上所有的谐波也会进入它。 这种无功功率只是作为切换损失被烧毁,除非你去长度来保护它(准谐振缓冲?),甚至那么,你也可以'这是非常大部分的,因为缓冲器本身将具有大约多频道的电感!

因此,您需要分割和征服,每相10A更具可管理,确实足够好,即FSW可以推动1MHz,同时切换损耗保持相当舒适。

最后,另一边是:为什么不仅仅是建造一堆逆变器并并行运行它们? 为什么相互作用? 当阶段交错时,最佳部分是,它们的纹波电流干扰并部分地抵消。  您可以通过这种方式节省总电容和过滤。

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Re:MOSFET在现实生活中的平行可靠性 - 更小的比较较大
« 回复#11开: 2019年9月21日,上午10:30:45»
存储在变压器磁化和泄漏电感的能量(以及环中的任何其他杂散电感)通过每个开关循环通过主体二极管返回到电源。即使在快速800V-900V超结MOSFET中,这些二极管也会有反向恢复时间>300ns的范围,在200khz的操作中是太慢的方式。

反向恢复仅在硬切换(CCM)中相关。

反激式通常在DCM中运行,所以这一点'T-(对于某些程度)"matter" - 在双开关中,二极管串联行动,一个人将不可避免地恢复,另一个恢复充电留在另一个中)。

虽然我想你会'在这个功率水平下做DCM,但你应该'T在此功率级别强制反激设计。

在相关说明中,在ZVS(归纳负载)配置(包括谐振)中,在正常负载电流期间发生体二极管恢复,而晶体管接通 - 这可能延长恢复时间(因为恢复电压下降小?)但是这意味着大多数MOSFET足够适用于MHz或更多,即使高电压Si也足以在半中或更高的一半以上。

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Re:MOSFET在现实生活中的平行可靠性 - 更小的比较较大
« 回复#12: 2019年9月21日,上午11:03:59»
反向恢复仅在硬切换(CCM)中相关。

反激式通常在DCM中运行,所以这一点'T-(对于某些程度)"matter" - 在双开关中,二极管串联行动,一个人将不可避免地恢复,另一个恢复充电留在另一个中)。

错误......操作首先表示这是一个两条交换机前进,而不是反激。

......
在相关说明中,在ZVS(归纳负载)配置(包括谐振)中,在正常负载电流期间发生体二极管恢复,而晶体管接通 - 这可能延长恢复时间(因为恢复电压下降小?)但是这意味着大多数MOSFET足够适用于MHz或更多,即使高电压Si也足以在半中或更高的一半以上。

好吧,有人没有'今天早上有咖啡...... 重新阅读我以前的帖子。  :P

 

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Re:MOSFET在现实生活中的平行可靠性 - 更小的比较较大
« 回复#13开启: 2019年9月21日,上午11:27:59»
错误......操作首先表示这是一个两条交换机前进,而不是反激。

请注意,我如何将其内化为反激,但它至少在初级侧面工作。 :P

变压器利用率为一半,相对于全波;我会'T称为尺度微不足道。 只有许多成本比变压器单独大得多,但在绝对意义上,没有。


引用
好吧,有人没有'今天早上有咖啡...... 重新阅读我以前的帖子。  :P

只是重申它,以防它没有'变成了opp的晶体 :)

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Re:MOSFET在现实生活中的平行可靠性 - 更小的比较较大
« 回复#14: 2019年9月21日,11:44:05»
请注意,我如何将其内化为反激,但它至少在初级侧面工作。 :P

变压器利用率为一半,相对于全波;我会'T称为尺度微不足道。 只有许多成本比变压器单独大得多,但在绝对意义上,没有。

哦,我完全同意(硬转换)两方面的前锋甚至没有远程忽略这里的首选拓扑(尽管来自交叉传导失败的豁免,但这是非常引人注目的),但在电力吞吐量中的罚款>100khz并不像你想象的那么糟糕,因为必须大大限制Max Flux摆动以保持控制的核心损失,无论如何。实际上,对FSW的双极与单极运行的变压器利用的优势>100khz更像是20%,而不是加倍。仍然是一个人'无论如何,T在200kHz的情况下是艰难的650V,所以而是一个类似的意思。

 
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Re:MOSFET在现实生活中的平行可靠性 - 更小的比较较大
« 回复#15: 2019年9月21日,晚上12:16:11»
电力吞吐量的惩罚>100khz并不像你想象的那么糟糕,因为必须大大限制Max Flux摆动以保持控制的核心损失,无论如何。实际上,对FSW的双极与单极运行的变压器利用的优势>100khz更像是20%,而不是加倍。仍然是一个人'无论如何,T在200kHz的情况下是艰难的650V,所以而是一个类似的意思。

啊,是的 - 那'我是那些枯萎的老东西之一'没有考虑的内化就会内化! 谢谢你带来了。

在20-50khz的日子里面回来,你'D能够推动BSAT,但它'今天仍然很难找到将在200kHz(甚至100kHz的适度大小)上处理那么多的材料。 像N97和3F46这样的现代材料是相当不错的,但不是那么好。 这解释了另外的诸如双开关的拓扑拓扑的相对普遍性 - 在现代应用中。 :)

所以在过时的设计信息的篝火上。 8)

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Re:MOSFET在现实生活中的平行可靠性 - 更小的比较较大
« 回复#16开: 2019年9月21日,晚上12:54:22»
我想使用ETD形状的核心,它具有相对大的体积比,所以我可以通过可持续的温度升高推动通量摇摆高(约200mt)
但它即使在单一结束的拓扑中也远非饱和度

切换也只有一半,关闭,因为在几乎零电流下漏电电感盖上开启以来,仍然是焦点损失

//编辑:
奇迹,将如何切换损耗MOSFET的损耗非常难以如-10V,具有最小的栅极电阻并依赖二极管来夹紧该尖峰
« 上次编辑:2019年9月21日,01:37:11 PM由Miyuki »
 

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Re:MOSFET在现实生活中的平行可靠性 - 更小的比较较大
« 回复#17开: 2019年9月21日,06:30:42 PM»
传输的力量是"just"大约1500W,但它是恒定的电流/功率,并且在低电流下需要高可能的输出电压
为什么身体二极管会导行任何更大的时间,它是不受欢迎的,只是一些令人讨厌的静态。

具有小的小并行晶体管,每个电流都足够小,以允许合理的开关速度和损耗。

使用一个设备,我需要使用SIC设备或接受高损耗和冷却问题
这听起来很像焊接机..

15年前Kemppi使用匹配的3xParallel IGBT'在较小的焊接机上,S和2开关正向转换器拓扑,即我'm familiar with. 160khz开关频率。

但合适的IGBT.'S为650V电源电压操作(即800至1200V等级)比600V额定值少得多。
   
 

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Re:MOSFET在现实生活中的平行可靠性 - 更小的比较较大
« 回复#18开启: 2019年9月21日,06:59:26 PM»
15年前Kemppi使用匹配的3xParallel IGBT'在较小的焊接机上,S和2开关正向转换器拓扑,即我'm familiar with. 160khz开关频率。

但合适的IGBT.'S为650V电源电压操作(即800至1200V等级)比600V额定值少得多。
 

是的400V,易于使用英飞凌H5,即使在此频率也可以切换
但是800-900V的选择非常有限
1200V那些很慢
 

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Re:MOSFET在现实生活中的平行可靠性 - 更小的比较较大
« 回复#19: 2019年9月21日,09:58:24 PM»
我想使用ETD形状的核心,它具有相对大的体积比,所以我可以通过可持续的温度升高推动通量摇摆高(约200mt)

你确定?一世'm在现在的变压器设计中使用类似于TDK / EPCOS N97的最先进的铁氧体,并且在200mt / 200kHz中,它WPULD的损失比为1.06kw / m3,或在2x和5倍之间的某个容忍的地方。事实上,理想的磁通摆动更像100mt,此时损失比率下降到165w / m3 (工作中的B指数的力量),但仍然足以导致67℃的温度升高(其恰好是理想的,因为在100℃的损耗时,类似于许多其他电力铁氧体)。

切换也只有一半,关闭,因为在几乎零电流下漏电电感盖上开启以来,仍然是焦点损失

呃?由于存储在COSS中的能量,在基于MOSFET的硬开关转换器中的开启是非常有损的。您真的需要使用SIC MOSFET或者使用ZVS或高于谐振拓扑。

如何将损耗损耗驾驶MOSFET的损耗非常难以如-10V,具有最小的栅极电阻,依赖于二极管来夹紧该尖峰

与MOSFET没有区别。或者IGBTS,就此而言。在关闭期间将栅极负极带来的唯一原因是防止对相反腿部的米勒电容进行射击,但这不是两种开关前进的考虑。

 

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Re:MOSFET在现实生活中的平行可靠性 - 更小的比较较大
« 回复#20开: 2019年9月22日,02:44:27»
呃?由于存储在COSS中的能量,在基于MOSFET的硬开关转换器中的开启是非常有损的。您真的需要使用SIC MOSFET或者使用ZVS或高于谐振拓扑。

一个纸条,那里'S的蜂巢中的能量很少,但由于相反的侧电容与供应串联,那么电压堆栈具有其COSS能量,翻转曲线:而不是在高C地区提供小功率,而是提供最大值那里的力量。 超底重的C(V)曲线使它看起来像一个绘制的二极管恢复(它发生在10多伏,而不是〜1V),并且低侧开关耗散了类似的功率(或开关环电感吸收能量并将其转化为电压尖峰,或者缓冲器消耗它)。

这也是一个好点,超结晶体管需要在低电流条件下特别照顾开关环。  It'没有硬切换到二极管恢复,但它's almost as rough.


引用
如何将损耗损耗驾驶MOSFET的损耗非常难以如-10V,具有最小的栅极电阻,依赖于二极管来夹紧该尖峰

与MOSFET没有区别。或者IGBTS,就此而言。在关闭期间将栅极负极带来的唯一原因是防止对相反腿部的米勒电容进行射击,但这不是两种开关前进的考虑。

嗯,您可以通过驾驶员+栅极电阻获得更多的电流 - 这基本上是为什么数据表T_F数字比T_R在那里长'从米勒高原电压降至驱动器输出低电压。  It'不是通常是必要的,但它仍然可以帮助您更好地表现。  (More often, you'无论如何,用额外的栅极电阻燃烧开关速度。)

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Re:MOSFET在现实生活中的平行可靠性 - 更小的比较较大
« 回复#21开: 2019年9月22日,10:59:09»
一个纸条,那里'非常小的能量存储在蜂巢中......

是的,这是一个低估的第二阶效应 - 而且,诚实,一个我哈丁 '在这里考虑 - 但我主要提到焦点,因为op做了。也就是说,无论焦点是否都存储足够的能量,非常取决于MOSFET的类型,尤其是从结壳/水槽/环境等的接合点的热阻等。那些至220FP设备往往具有可怕的Rth-JC (通常为3c / w),因此甚至4-5w的额外损失可能是真正的头痛。

嗯,您可以通过驾驶员+栅极电阻获得更多电流......

技术上是正确的,但不是远程实际的 - 甚至是可取的 - 在op想要的背景下;即,以并行开关(5)开关。只要让过渡时间到50ns,它会采取英勇的努力,这少<可以用单个MOSFET和一个适当大小的双极驱动器在紧密环中实现的20ns。
 

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Re:MOSFET在现实生活中的平行可靠性 - 更小的比较较大
« 回复#22: 2019年9月22日,11:22:52»
从巴黎你好:



并联MOSFET受寄生寄生虫 VHF范围,使用栅极阻尼器和/或珠子。

现在的高功率设计的最佳拓扑不是FWD等,而是软切换,谐振等。

您可以阅读这些主题的众多论文和书籍。这极大地降低了开关损耗,可以以500k-20 MHz运行。因此,盖子和变压器和电感器缩小。

只是退役EE的ramblings,自20世纪60年代以来的模拟和动力设计工作。

Bon Journee,



Jon.
乔恩保罗
 

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Re:MOSFET在现实生活中的平行可靠性 - 更小的比较较大
« 回复#23开: 2019年9月23日,11:51:47»
MagicsMoker:你是对的,我盲目地使用TDK的一些表,并在这个频率下离开  :o 上限较低,最高占状更低,更像是150mt

JONPAUL:恒流输出谐振转换器和宽输出电压?对于恒定电压和稳定的电流,它们很好,但对于此应用程序来说很小。我甚至不知道这篇关于这种用途的论文。并且不知道如何控制它。 

我可能会尝试使用一个大型SI MOSFET,如IXFH40N85X,高允许的栅极电压并真正硬盘
它有UGSS + -30V和40V瞬变

所以用类似+20和-10的东西驱动它可以获得合理的小型开关损失
并保持布局真的紧密限制瞬态
 

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Re:MOSFET在现实生活中的平行可靠性 - 更小的比较较大
« 回复#24开: 2019年9月23日,下午12:20:34»
如果功率为单个开关,则可以考虑多相设计。它需要2nd / 3 rd变压器/电感器,但可以将寄生电感降低,因为使用较小的单元。我不确定是否有合适的控制器。
 


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