Практикум разработчика электроники

[jump]

тиристоры прошлый век. Так скажите, что только с оговоркой - в сфере частотников

в/в ППЧ на тиристорах позволяют обходиться без согласующих трансформаторов и работать (в ряде режимов) на линии многокилометровой длины, что на ППЧ с IGBT просто недостижимо

индукционные печи для плавки металла в промышленных масштабах переползли на современную элементную базу?

ползут, весело попукивая, искря и пердя

Преобразователи на электрических подстанциях?

там проблемы с выбросами и большими напряжениями

Системы управления двигателями мощностью от мегаватта?

низковольтные ППЧ встречал на 1.6МВт, высоковольтные... например, "Сапсан"

Ушли с арены истории ДПТ - потянули за собой и системы регулирования

не ушли - "шагреневая кожа" сжалась (область применения), появились ЭД с другими принципами управления

вопросы пресловутой промышленности jump притянул за уши!

ибо нех! свое болотце сравнивать с океаном применений как тиристоров, так и IGBT

IGBT давно победили

сами себя - сравните долговременную как однократную, так и повторяющуюся перегрузочную способность, возможность работы на переменном токе без дополнительных элементов. ни один IGBT даже 1с не выдержит 10-20кратную перегрузку - рванет гранатой и требует немалых усилий по защите от таких режимов

магнетроны в микроволновках есть и будут, и что это значит, что лампы рано списывать со счетов?

а эта фраза как раз вас и утопила с головой, подтверждая мою правоту - каждому овощу своя грядка (изучите радиационную стойкость ламп и какими ухищрениями достигают ее у полупроводников). а о ламповых ЦАПах с низким уровнем шума и искажений не слышали? так кого там бум списывать? несите список, буду посмотреть

Промышленность отстает от текущих достижений обычно на 10 лет, военка и космос на 15-20

это в вашей постсовковой вселенной? военка, а потом и промышленность, всегда были локомотивами развития науки и технологий, хоть в америкашке с еврожопой, хоть в совке

[AlekseyPotapov]

Надоело, не хочу тратить и силы время на флуд!
Есть куда более интересные задачи.
Есть что по теме, обсуждаем, остальное буду пропускать!

[jump]

Есть что по теме

а что у вас по теме? только реклама

[parovoZZ]

Вы же не думаете что SpaceX на радиолампах построен?

Как минимум, ЛБВ или магнетрон.

Curiosity на третьем пне? Хе, хе. Таких вещей там и рядом нет. Одну только систему записи звука целый отдел разрабатывал. А уж система видеозаписи в таких условиях - вот это прорыв!

военка ‹...› на 15-20

лет впереди. Причём настолько впереди, что военные не знают, как это добро обслуживать.

[Ан-162]

IGBT давно победили, там сравнивать нечего

Где победили?
В частотниках, где частота коммутации не превышает 15кГц (а у мощных 5кГц) чтоле?
Скажу про то, что знаю. Занимаюсь ремонтом сварочных инверторов.
Давайте-ка, приведите мне схему инвертора, где всепобеждающие IGBT работают в полномостовой схеме, на частоте 100кГц.
Что-то не видел ни одного, при том что среди IGBT есть довольно быстрые. Да вот падение у них какое?
Всё в косых мостах их ставят, ибо IGBT ребята "хвостатые" на закрывании, поэтому дедтайм им нужен конский, чтоб друг другу на хвосты тока не наступали, проще в косой мост их поставить, там "дедтайм" половина периода)))
А вот мосфеты давно уже стоят в таких инверторах.
Сегодня тестировал после покупки вот эти замечательные мосфеты - очень понравились.
На 20А падение 1 вольт. Ни один IGBT не может похвастаться ни таким падением на таком токе, ни быстродействием, как у них.
Если не жлобиться для себя любимого, и поставить по два впараллель, будет 0,5 вольта на 20А.
Будет очень надежно, и потери небольшие, как статические, так и динамические.
IGBT могут выиграть только при больших импульсах тока на сравнительно небольшой частоте.
В сварочниках ширпотребных их применяют не потому, что они так хороши, а потому что это банально дешевле.
И никого не волнует, что они недолговечны, ибо большие импульсы тока гораздо быстрее убивают сетевые банки, а большие импульсы тока на выходе, нихрена не сглаженные, ибо на выходном дросселе там тоже сэкономили, не способствуют здоровью сварщика. Выходные концы в качестве сглаживающей индуктивности в таких инверторах не работают - слишком низкая частота и заполнение 0,3-0,5.
А вот в тех, что мосфетные на 100кГц - очень даже неплохо сглаживают.

[AlekseyPotapov]

Где победили?

Не где, а кого, тиристоры!

В частотниках, где частота коммутации не превышает 15кГц (а у мощных 5кГц) чтоле?

В частотник их применяют по конкретным причинам, о которых я напишу ниже!

Давайте-ка, приведите мне схему инвертора, где всепобеждающие IGBT работают в полномостовой схеме, на частоте 100кГц.

А вот мосфеты давно уже стоят в таких инверторах.

Конечно их не будет IGBT рекомендованная частота до 20кГц при жестком переключении и 40кГц при мягком. Но это если брать конкретный прибор, рекомендации сильно разные!
Можно поинтересоваться в сварочных инверторах на 380В три фазы, каких MOSFET применяют?
Можете мне найти аналог по параметрам FGL40N120AND?

[AlekseyPotapov]

Небольшой ликбез, а то тут полная каша!

Все что ниже, это касается IGBT и кремневых (Si) мосфетов, (не SiC).
Сравнивать тиристоры и IGBT не совсем корректно, это приборы из разных эпох, топология принципиально разная, и прямая замена просто глупость.
Будет только хуже, но если использовать соответствующую топологию, то преимущества колоссальные!

IGBT и MOSFET похожи между собой, хотя они очень разные.
Например на старых сварочника часто меняли MOSFET на IGBT потому что цена MOSFET была просто космос!

Из ключевых достоинств IGBT:
Высоковольтные приборы, в корпусе TO247 1200В;
При равном по размеру с MOSFET кристаллом и рабочим напряжением, значительно больший рабочий ток;
IGBT насыщается, статические потери растут почти линейно с током;
IGBT насыщается, перегрузочная способность будет значительно выше чем у MOSFET; Отсутствует паразитный стабилитрон (body diod), в транзистора стоят два кристалла, один IGBT второй антипараллельный диод, с соизмеримыми параметрами;
Цена, при равном токе, ниже;

Недостатки:
Более медленные приборы, относительно высокие динамические потери;
Есть хвост, который требует большого мертвого времени;
Есть срок службы.


Из ключевых достоинств MOSFET:
Быстрые устройства, позволяют уменьшить динамические потери или поднять частоту, чем уменьшить габариты моточных;
Резистивный характер проводимости, можно включать параллельно с целью снижения статических потерь;
Нет хвоста, мертвое время можно сделать не большим, что актуально для топологии PSFB;

Недостатки:
Резистивный характер проводимости, статические потери выше, чем у IGBT при прочих равных;
Низковольтный прибор, с ростом напряжения растет сопротивление открытого канала, у высоковольтных MOSFET, статические потери значительно превышают динамические;
Резистивный характер проводимости, квадратурная зависимость рассеиваемой мощности, как следствие низкая перегрузочная способность;
Наличие паразитного стабилитрона (body diod), по сути очень плохой диод;
Цена.

[AlekseyPotapov]

Вообще сравнивать IGBT MOSFET довольно сложно, но давайте сравним
IPW60R060P7 очень хороший ключ и IRGP4063D, тоже очень хороший и главное надежный ключ, который применяются в сварочных аппаратах.
IRGP4063D рассчитан на больший ток, но к сожалению я не могу подобрать достойного кандидата из доступных.


Сравним:

IPW60R060P7
48A при 25 градусах
30А при 100 градусах.
Сопротивление канала, при токе 16А
0.049 Ом при 25 градусах.
0.115 Ом при 150 градусах.
Время:
Rise time = 12 nS.
Fall time = 4 nS.
Диод (body diode):
Reverse recovery time = 254nS, при прямом токе 6А.
Корпус TO247.


IRGP4063D
96A при 25 градусах
48А при 100 градусах.
Напряжение насыщения при токе 48А:
1.65В при 25 градусах
2В при 150 градусах.

Время:
Rise time = 40 nS.
Fall time = 35 nS.
Диод.
Reverse recovery time = 115 nS, при токе 48А!
Корпус TO247.



Как видим, по быстродействию IPW60R060P7 просто пуля, один из самых быстрых, которые есть, даже самые быстрые IGBT и рядом не лежали!
Тут сравнивать нечего.
Но если мы посмотрим на диод, то тут уже другая картина MOSFET 254nS, на токе 6А, у
IGBT 115 nS на токе 48А.
Это значит, что если есть циркуляция энергии, как например у частотников, то у MOSFET этот диод нужно выключать, иначе он сгорит сразу! 12nS включение и 254nS восстановление!
Есть схемы, где ставят внешний быстрый диод, и последовательно с MOSFET низковольтный диод шоттки, но это плюс два корпуса, не просто!

Статические потери (напомню, что MOSFET имеет резистивную проводимость, это значит что квадрат ток на сопротивление):
Возьмем ток для обоих ключей и температуру 150 градусов.
Для IPW60R060P7
16 * 16 * 0,115 = 29,44 Вт
30 * 30 * 0,115 = 103,5 Вт
48 * 48 * 0,115 = 264,96 Вт

Для IRGP4063D (напомню, что IGBT насыщаются):
16 * 2 = 32 Вт
30 * 2 = 60 Вт
48 * 2 = 96 Вт

Если взять пиковый ток даже при 25 градусах:
151 * 151 * 0.049 = 1117 Вт для MOSFET
151 * 1.65 = 249 Вт для IGBT.
Но кристалл нагреется сразу и будет:
151 * 151 * 0,115 = 2622 Вт для MOSFET
151 * 2 = 302 Вт для IGBT.

Как видим что перегрузочная способность IGBT принципиально выше, чем у MOSFET!
IGBT даже лимит по корпусу не превысил!

[AlekseyPotapov]

В частотниках IGBT доминируют по трем причинам:
это рабочее напряжение, перегрузочная способность и body diode, хотя это можно побороть! Хотя ресурс IGBT и ниже!

[AlekseyPotapov]

Сейчас вовсю развиваются SiC компоненты, теоретически они должны вытиснить обычные IGBT и MOSFET, но цена пока сдерживающий фактор.