czwartek, 26 września 2024

Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 127

 Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 127

Wojna
 W czasie II Wojny Światowej  rząd USA faktycznie zmusił koncerny motoryzacje do podjęcia produkcji lotniczej bowiem pół rzemieślnicza produkcja firm lotniczych była znikoma.
Inżynierowie koncernów motoryzacyjnych z zadania wywiązali się znakomicie i USA podjęły potężną wojnę lotniczą. Wojnę wygrały w laboratoriach i halach fabrycznych !

 W okresie Zimnej Wojny nowoczesna amerykańska broń była produkowana w części krajów Europy Zachodniej i w Japonii. Systemy Patriot produkowała RFN i Japonia.
"Holandia w połowie lat 70. zakupiła 102 samoloty F-16 w wersjach A/B. Wszystkie z nich wyprodukowano w krajowych zakładach lotniczych Fokker. Pierwszy F-16 trafił do służby w holenderskich siłach powietrznych w czerwcu 1979 roku. Do 1992 roku Holendrzy wyprodukowali łącznie 213 samolotów F-16 w wersjach A/B, przez co posiadali jedną z największych flot tych maszyn na świecie”
Od 1997 do 2002 roku Holandia prowadziła modernizację swoich F-16, wprowadzając Mid-life Update. Łącznie 68 samolotów zostało ulepszonych do standardu AM/BM, posiadając zdolności takie jak ma  Block 50/52 jakie dziś posiada m.in. Polska.
Siły Powietrzne Holandii wycofują ze swojego arsenału ostatnie samoloty F-16. F-16 nawet w nowych wersjach jest przestarzały. Z tej okazji organizują niezwykły przelot tych maszyn przez całe państwo.
 Prosty i tani jednosilnikowy samolot F-16 w wypadku wybuchu wojny miał być masowo produkowany przez koncerny motoryzacyjne.

 Identycznie kraje bloku wschodniego produkowały broń na licencji ZSRR.
Słabość Polski w zakresie produkcji amunicji została ujawniona w marcu 2024, kiedy tylko jedna polska firma została włączona do realizacji 31 projektów wybranych przez Komisję Europejską w celu zwiększenia produkcji amunicji w UE, co przełożyło się na przyznanie Polsce zaledwie 2,1 mln euro z pakietu finansowania o wartości 500 mln euro.
W dziedzinie produkcji broni polska jest europejskim maruderem.
Wielki import broni jest zaś kryzysogenny.

 Obecnie USA toczą przez ukraińskiego pośrednika wojnę z Rosją  i okrutną ludobójczą wojnę rękami Izraela.
Turecki rezydent Erdogan w ONZ w Nowym Jorku: Hitler został powstrzymany, trzeba powstrzymać Netanjahu. Tak jak Hitler został powstrzymany, tak Netanjahu i jego siatka morderców muszą zostać powstrzymani przez sojusz ludzkości.
W przemówieniu w debacie generalnej 79. sesji Zgromadzenia Ogólnego ONZ w Nowym Jorku prezydent Turcji Recep Tayyip Erdogan oskarżył Izrael o ludobójstwo w Strefie Gazy oraz wezwał "sojusz ludzkości" do powstrzymania "okrucieństwa i barbarzyństwa" na Bliskim Wschodzie.  
 Erdogan przemawiał po prezydencie Stanów Zjednoczonych Joe Bidenie. Prezydent Turcji bardzo krytycznie wyraził się o polityce Waszyngtonu w regionie. — Ci, którzy rzekomo pracują nad zawieszeniem broni na tym etapie, nadal wysyłają broń i amunicję do Izraela, aby mógł on kontynuować masakry – zarzucił Amerykanom.
Polityk wyraził stanowisko, że państwa wspierające Izrael w "bezwarunkowy sposób" są współodpowiedzialne za sytuację w Strefie Gazy.

 Zdaniem autora kraj średniej wielkości chcąc zachować niezależność (!) musi dla siebie podstawową broń produkować. Brak tej produkcji oznacza widoczną ogólną słabość, która w razie wojny z silnym przeciwnikiem przełoży się na klęskę.
Na terenie Ukrainy trwa wojna USA-NATO z Rosją. Ukraina wykonuje tylko wydawane jej rozkazy. Gdy USA dojdą do wniosku że dalsza wojna jest nieopłacalna po prostu zostawią Ukrainę.

 
Archiwum. EnergoPatent
Wstęp
 Współcześnie bogactwo krajów bierze się z nowoczesnej i skomplikowanej produkcji.
Są zaledwie trzy bogate i normalne kraje surowcowe: Kanada, Australia i Norwegia. Wysoko dotowany eksport polskiego węgla zubaża Polaków i hamuje rozwój.
Tylko USA są w świecie w uprzywilejowanej pozycji drukarza dolara. Eksportują wywołanym drukiem inflacje na cały świat. Zatem za wiele dolarów nie mogą wydrukować.    

Człowiek energii z mięśni zwierząt i niewolników oraz energie wody i wiatru używał już w starożytności.
Energia Elektryczna (EE) jest najszlachetniejszą formą energii. Sprawność synchronicznego generatora 1500 MW przetwarzającego energie mechaniczną z turbiny parowej na energie elektryczna wynosi 99%. Zgodnie z Prawami Podobieństwa sprawność maszyn elektrycznych rośnie z ich mocą a ciężar jednostkowy spada. Efekt skali w maszynach elektrycznych jest bardzo silny. Energetyka szeroko czerpie z wielkiego efektu skali i jednostkowe koszty wytwarzania EE są bardzo niskie.
W USA cena EE dla gospodarstw domowych jest typowo do 3 razy wyższa niż sprzedawana do sieci przesyłowej przez elektrownie.
Optymalne napięcie maszyn elektrycznych rośnie z ich mocą. Generator mocy 30 MW może być na standardowe napięcie 6.3 KV a generator 1500 MW na napięcie 27 KV.
Z kolei driver silniczka krokowego do pozycjonowania głowic dyskietki zasilany jest z napięcia 5Vdc.
Moc napędu jako skalar jest pojęciem adekwatnym do napędu roboczego o stałej prędkości i w przypadku serwomechanizmów ma mocno ograniczoną użyteczność. Każdy silnik ma charakterystykę maksymalnego momentu w funkcji obrotów. Tu istotny jest statyczny i dynamiczny moment serwonapędu w funkcji obrotów wraz z  możliwością chwilowego forsowanie momentu.
Ośmiogodzinna średnia moc robotnika fizycznego nie przekracza 100 W ( z reguły jest mniejsza) ale moc szczytowa jest znacznie większa. Energia mechaniczna wytwarzana przez robotnika jest więc bardzo droga. W USA kilowatogodzina EE  w przemyśle kosztuje 5 centów a godzina pracy robotnika kosztuje średnio 8 dolarów ! Ale robotnik dostarcza inteligentnej energii !
Maszyny czynności produkcyjne wykonują zupełnie inaczej niż człowiek. Bardzo pomysłowa była maszyna do zwijania papierosów zastępująca pracę kompanii robotników. Bardzo wydajna była genialna maszyna do produkcji butelek co spowodowało spadek ich cen i duży wzrost produkcji.
Są też Procesy produkcyjne bardzo brutalne:
-Moc największych stalowniczych pieców łukowych wynosi 200 MW.   
-Moc najmocniejszych napędów stalowniczych walcarek przekracza 10 MW  

 W Polsce silniki asynchroniczne zużywają blisko 70% produkowanej EE.

 EE inteligentnie aplikują serwomechanizmami maszyny CNC i roboty przemysłowe. Koszt robota przemysłowego rośnie wraz z jego udźwigiem oraz zasięgiem i ilością osi. Duży sześcioosiowy robot kosztuje do 200 tysięcy dolarów ale mniejsze roboty są znacznie tańsze. W krajach I Świata gdzie praca robotnika jest droga roboty amortyzuję się w czasie krótszych od 5-10 lat. Inwestycja nie jest więc hiper rentowna a to dlatego że robot jest drogi a dodatkowo  trzeba przygotować dla niego stanowisko i sporządzić program pracy. Jedynym krajem świata gdzie roboty stosowane są rutynowo jest Japonia ale osiągnięcie tego stanu dużo kosztowało. Tych umiejętności Japonia nie eksportuje ! W sporych ilościach sprzedawane są w całym świecie robociki edukacyjne koncernu Mitsubishi.
Cena robotów jest w trendzie spadkowym. Cena części komputerowej robota i maszyny CNC spada. Ceny kluczy mocy do invertera spadają ale wolniej . Im dłuższa jest seria tym mniejsze podzielony koszty wytworzenia projektu a w tym oprogramowania
 Wydaje się że nie pieniądze na inwestycje ale brak umiejętności zastosowania robotów stanie się hamulcem i to już w dającej się przewidzieć przyszłości.

 Warunkiem koniecznym wzrostu gospodarczego i rozwoju jest poprawna alokacja kapitału inwestycyjnego.  Dobra rzadkie należy  stosować tam gdzie przynoszą największą korzyść.
Systemy „Power Electronics” czyli Energo Elektroniki przetwarzają energie dostarczoną przez Elektrownie do zasilanych maszyn, systemów i urządzeń.
 Wydobycie węgla i produkcja energii elektrycznej z niego w Polsce są jawnie i niejawnie bardzo wysoko dotowane. Dotacje te są całościowo bardzo szkodliwe ale bez nich okaże się że spora część starego przemysłu ciężkiego jest anachroniczna i jako wysoce energochłonna jest głęboko nierentowna. Ponieważ ogromna armia ludzi w następstwie kryzysu i stanu wojennego już została skierowana na emerytury i renty pole manewru jest już niewielkie .
Systemy energoelektroniki pozwalają oszczędzać energie ale mogą być drogie na co na pierwszym miejscu składają się ceny kluczy mocy.

Dla układów odchylanie poziomego z zasilaczem anodowym wysokiego napięcia do kineskopu odbiornika TV dość szybko opracowano udane pentody mocy o dużej wydajności katod i małym napięciu Uak przy pełnym wysterowaniu. Już wcześniej przetwornice wysokiego napięcia zasilały lampy oscyloskopowe  
 Sterowanych fazowo tyratronów używano w zasilaczach napięć anodowych w urządzeniach wielolampowych i o dużym poborze prądu. Używano prostowników rtęciowych i sterowanych fazowo ignitronów dużej mocy.

 Wynalazkami wszechczasów są tranzystory bipolarny (1948) i Mosfet (1959) odkryte w Bell Laboratories. Od lat trzydziestych poszukiwano tam elementu aktywnego lepszego niż duża i energożerna lampa elektronowa. Epokowe odkrycia powstają z praktycznych potrzeb ! Z większości zastosowań lampy zostały wyparte przez tranzystory.
Dalej pozostały masowo lampy elektronowe CRT w odbiornikach TV / TVC i monitorach komputerowych, nadawcze, mikrofalowe a szczególnie klystron  i RTG-X. Lampa -Wzmacniacz obrazu pracuje w noktowizorze szczególnie użytecznym w zastosowaniach militarnych. Pobór mocy z zasilacza wysokiego napięcia jest znikomy ale tylko przetworniczka tranzystorowa ma odpowiednio wysoką  sprawność co zapewnia długą prace z akumulatorem.
Tak samo pobór mocy z zasilacza wysokiego napięcia przez licznik Geigera Miller  jest znikomy ale tylko przetworniczka tranzystorowa ma odpowiednio wysoką  sprawność co zapewnia bardzo długą (czuwanie do roku !) prace z akumulatorem lub baterią.
 Współcześnie kluczami energoelektronicznymi są tyrystory, tyrystory wyłączalne GTO i tranzystory bipolarne najczęściej Darlingtona a względną nowością są tranzystory Power Mosfet a prawdziwą nowością ( pierwsze komercyjne GE z 1985 roku ) tranzystory IGBT. Na razie  Mosfety pracują w zakresie małych mocy.

 Europa Zachodnia w mikroelektronice była i jest spóźniona za USA i Japonią. Serie sygnałowych tranzystorów BC107,108,109  w obudowie metalowej Philips i Mullard opracowali w 1963 roku ale na rynku pojawiła się dopiero w 1966 roku. Obudowę plastikową zastosowano w 1968 roku. W 1968 roku podjęto w ZSRR masową produkcje taniego plastikowego tranzystora  KT315 i w tym samym roku rozpoczęto masową produkcje urządzeń z nimi. Serie tranzystorów mocy mesa KT80X wypuszczono też w 1968 roku. O ile start był udany to zapanował stagnacja.
Polska nie była w stanie samodzielnie podjąć produkcji krzemowych tranzystorów a co dopiero układów scalonych
Licencje i tranzystorową linie produkcyjną od ZSRR kupiła też Polska ale dużą produkcje uruchomiono dopiero na liniach kupionych od Francji.

 Wszystkie moduły komputera PC AT z dyskiem twardym wyprodukowane głównie na Tajwanie kosztują hurtowo razem tylko około 1000 dolarów.
Niestety systemy operacyjne komputerów PC nie są systemami czasu rzeczywistego co jest poważną ich wadą. Wada ta jest trudna do usunięcia ale jednak jest to połowicznie możliwe.   

 Inne opracowanie  dotyczy hardwaru i programowej implementacji algorytmów sterowania użytych w CNC i robotach przemysłowych.


Załączanie elementu bipolarnego.
 Napięcie na wszystkich załączonych elementach bipolarnych (D,Q,Darl,Ty,GTO,IGBT) spada do wartości ustalonej (=statycznej) po pewnym czasie.
 Po podaniu diodzie prądu przewodzenia napięcie na niej jest początkowo większe od statycznego napięcia przewodzenia i stopniowo spada . Początkowe napięcie  Vfr (Forward Recovery) rośnie z szybkością narastania prądu di/dt. Po czasie Tfr napięcie spada definicyjnie do 110% napięcia statycznego.
 Napięcie Vfr i czas Tfr szybko rośną z napięciem nominalnym diody. Już dla napięć 500 V Ufr może być wyższe niż napięcie przebicie Ube równoległego w kluczu tranzystora HV ( realnie 9-17 V) ale ponieważ impuls prądu jest krótki jest względnie mało szkodliwe. Dla części diod na napięcie 6 KV Ufr przekracza 200 V już przy średnio - dużej szybkości narastania prądu!  
Dla diody Fast BYW19 przy stromości prądu 100A/us Vfr wynosi prawie 60 V !

 W tranzystorach HV po silnym załączeniu bazą napięcia Uce spadnie szybko do około 10 V a dalej spada już powoli. To spadanie następuje w obszarze quasinasycenia.  Pokazano to na przykładzie szybkiego Darlingtona  na napięcie 400 V ale tak samo spada napięcie na załączonym tranzystorze bipolarnym
 
Podobnie wygląda sprawa załączenia dużym prądem bramki  tyrystora GTO.
W tranzystorze IGBT efekt stopniowego spadku Uce jest słabo zaznaczony dlatego że przy dużych Uce duży jest prąd silnie załączonego Mosfeta.
Im prąd bazy tranzystora Ib+ jest większy i szybszy tym mniejsza jest energia tracona w procesie załączania.  
 
  W tyrystorach, tyrystorach szybkich asymetrycznych  po załączeniu ich bramką dodatkowo dochodzi efekt stopniowego przewodzenia prądu coraz większą częścią struktury. Napięcie A-K początkowo spada szybko ale zaczyna już wolno spadać poniżej napięcia ca 20-100 V co wynika jeszcze z znacznie większej gęstości prądu niż w BJT.  Pokazano to na przykładzie bardzo szybkiego tyrystora asymetrycznego ASCR BTW63, któremu podano impuls sinusoidalny prądu z obwodu LC ( Tak jak w inverterze komutacja. Początkowe napięcie na C wynosi 600 V ) o amplitudzie 100A o początkowej szybkości narastania 33 A/us. W ciągu pierwszych 200 ns napięcie Uak spada poniżej 20 V a następnie spada bardzo wolno. Znacznie dłużej niż w tranzystorze.    

W efekcie tego wydzielona w tyrystorze energia Eon jest duża i co gorsza zlokalizowana przy bramce! Tyrystor ten jest bardzo szybki i przy wyzwoleniu bramki prądem > 1.25 A dopuszczalna krytyczna stromość narastania prądu wynosi aż 1000A / us. W wolniejszych tyrystorach, szczególnie wysokonapięciowych  straty Eon będą o wiele większe niż na tym wykresie.
Producenci rzadko podają dane na temat dynamicznego napięcia po załączeniu tyrystora i związanych z tym strat energii Eon aby nie straszyć projektantów.
Generalnie tyrystory nadają się tylko do pracy przy niskich częstotliwościach. Poza niszą HVDC nie jest to element przyszłościowy.
Dioda
 Niewiele jest wartych polecenia książek obejmujących fizykę półprzewodników, przyrządy półprzewodnikowe i IC oraz ich zastosowania.
Jedną z nich jest obszerna: Semiconductor Devices and Integrated Electronics, A.G.Milnes, Van Nostrand, 1980.  
 Choć fizyka i produkcja półprzewodników są bardzo ciekawe to tu zajmiemy się ich zastosowaniem w energoelektronice.
Technologia półprzewodnikowa stosuje odkrycia fizyki, optyki, chemii, elektroniki i automatyki. Widać działające dodatnie sprzężenie zwrotne bowiem elektronika i automatyka bazuje na półprzewodnikach.
Koszt nowych linii produkcyjnych o coraz większej rozdzielczości rośnie wykładniczo i kraje / firmy które wypadną z wyścigu już do niego nie dołączą.  
 
W inverterze VSI równolegle do aktywnego klucza są użyte diody jako bierny klucz. „Dioda” jest szerokim pojęciem i są różne diody. Ich czas odzyskania zdolności zaworowej Trr (=Ta + Tb ) i wsteczny ładunek Qrr mocno wpływają na straty energii Eon w załączanym kluczu aktywnym i w samej diodzie Eoff. W czasie Ta napięcie na diodzie jest bliskie zeru a w okresie Tb jest w inverterze bliskie napięciu zasilania. Proporcje czasów T1 /T2 ( w polecanej książce na przykład Fig. 1.26) zmieniają się wraz ze stromością prądu zanikającego przewodzenia i rosnącego wstecznego di/dt. Przy dużych stromościach prądu udział wyrażony w %  T1 maleje co choć trochę ogranicza straty Eon w załączanym tranzystorze bez snubbera
Do redukcji strat Eon ale także strat w diodzie Eoff służy snubber di/dt zawierający indukcyjność
Bez snubbera di/dt stracona energia na jedno załączenie Eon w tranzystorze jest wielokrotnie większa niż Eoff w diodzie. Energia Eoff w diodzie praktycznie wydziela się tylko w czasie Tb. Odwrotnie jest w kluczu - tranzystorze lub w GTO gdy gro energi wydziela się tylko w fazie Ta.
Razem z coraz lepszymi tranzystorami pracują lepsze diody i przy silnym załączeniu tranzystora Eon/Eoff może być około 5 razy ale w przedziale 3-10 razy.

 O ile w cyfrowej mikroelektronice postęp jest ogromny to w dziedzinie diod praktycznie panuje stagnacja. Planarna – epitaksjalna dioda Ultra Fast BYW28 o Trr=25 ns ( do 200V ) nadal jest w grupie najszybszych i gremialnie diody Ultra Fast na napięcie do 200 V mają czas Trr=25 ns.
  Na wykresach pokazano parametry dynamiczne Trr i Qrr związane z wyłączaniem diody BYW29. Wzrost temperatury bardzo mocno pogarsza parametry dynamiczne. Tak jest z każdą diodą.

 Czas Trr z założenia jest zerowy w diodach Schottky ale ich napięcie wsteczne nie przekracza 50V choć teoretycznie możliwe jest większe napięcie ale kosztem podniesienia napięcia przewodzenia. Diody te są stosowane tylko w SMPS i ewentualnie antyrównolegle do tranzystorów-kluczy w układach scalonych. Malutkie diody pracują w zakresach mikrofalowych jako mieszacze.   

 Ogromnie popularne na całym świecie (w Polsce BYP401) „plastikowe” Diody Sieciowe z rodziny 1N400X ( także większe  1N540X na prąd 3A) są diodami PIN a nie PN co jest odrobinę zaskakujące !
Diody takie w świecie występują pod różnymi nazwami, tak jak w Polsce, nawet gdy obudowywane są zakupione chipy diod 1N400X
Wszystkie diody Fast, Very Fast, Super Fast (<1000V) są diodami PIN. Oczywiście są droższe od standardowych diod sieciowych o tej samej mocy.
Natomiast diody Ultra Fast są wykonywane jako epitaksjalno – planarne co rzutuje na ich wysoką cenę. Cena jednostki powierzchni chipa diody Ultra Fast jest zbliżona do tranzystora. Ich wadą (czasem ma to znaczenie ) jest słaba przeciążalność.
Za Philips: „DOUBLE-DIFFUSED RECTIFIER DIODES
A single-diffused diode with a two layer p-n structure cannot combine a high forward current density with a high reverse blocking voltage.
A way out of this dilemma is provided by the three layer double-diffused structure. A lightly doped silicon layer, called the base, is sandwiched between highly doped diffused p+ and n+ outer layers giving a p+ -pn+ or p+ -nn+ layer. Generally, the base gives the diode its high reverse voltage, and the two diffused regions give the high forward current rating.
Although double-diffused diodes are highly efficient, a slight compromise is still necessary. Generally, for a given silicon chip area, the thicker the base layer the higher the VR and the lower the IF' Reverse switching characteristics also determine the base design. Fast recovery diodes usually have n-type base regions to give 'soft' recovery. Other diodes have the base type, nor p, chosen to meet their specificrequirements.
ULTRA FAST RECTIFIER DIODES
Ultra fast rectifier diodes, made by epitaxial technology, are intended for use in applications where low conduction and switching losses are of paramount importance and relatively low reverse blocking voltage (VRWM = 150 V) is required: e.g., switched-mode power supplies operating at frequencies of about 50 kHz. The use of epitaxial technology means that there is very close control over the almost ideal diffusionprofile and base width giving very high carrier injection efficiencies leading to lower conduction losses than conventional technology permits. The well defined diffusion profile also allows a tight control of stored minority carriers in the base region, so that very fast turn-off times (35 ns) can be achieved. The range of devices also has a soft reverse recovery and a low forward recovery voltage.”

 Od dekady czas Trr domieszkowanych złotem diod UF wynosi 25 ns ale napięcie tylko do 200V. Trochę wolniejsze (40-50 ns) są diody UF na napięcie do 500-600 V. Przy wyższych napięciach czas Trr jest jeszcze większy -75 ns.
Diody rodzaju UF nie są jeszcze w bloku RWPG produkowane.
Diody o sugestywnej nazwie UF400X i UF540X są w takich samych obudowach jak 1N400X i 1N540X. Już zdobyły sporą popularność dzięki dobremu stosunkowi jakości do ceny. Typy UFxxxx mają identyczne prądy i napięcia maksymalne jak 1N400X i 1N540X a przy tym są prawie Ultra Fast jak sugeruje nazwa. Dla napięć <400V są trochę wolniejsze od Ultra Fast ale szybsze od Very Fast. Przy wyższych napięciach są jak Ultra Fast. Ich zaletą jest niska cena i bardzo duża przeciążalność impulsowa na tle podobnych parametrami diod.  Chipy ich nie są  epitaksjalno – planarne i dlatego cena diod jest umiarkowana. To jest istotny postęp ! Znakomicie diody te nadają się do wielu zastosowań a w tym do snubberów w inverterze.

Chip diody 1N400X waży 93 mikrogramy. Są one tanie. Tanie są też chipy diod UF400X i UF540X. Bardzo dobrze nadają się do produkcji modułów kluczy.  

 Używane dawniej w szybkich pamięciach ferrytowych Cache diody o napięciu 30 V miały czas Trr=0.7 ns. Typowe, masowe diody o napięciu 50V mają Trr powyżej 2 ns a na napięcie 100V 4 ns. Dotowane są one złotem (wszystkie diody UF są dotowane Au) co skutkuje znacznym prądem upływu.

Podawany czas Trr i ładunek Qrr mierzone są w standardowym układzie EIA lub w innym układzie pokazanym przez producenta diody w Data Sheet. Oczywiście obydwa parametry są funkcjami wielu zmiennych i zależą od podanych w teście prądów i napięć oraz szybkości ich zmian oraz temperatury. Z reguły w układzie Invertera lub SMPS czasy Trr i ładunek Qrr  będą większe lub nawet znacznie większe! Układy testowe producentów są często jeszcze mniej miarodajne niż pomiar według normy EIA.
Obserwacja zachowania przełączających prąd diod jest prosta i jest to czynione od początka lat pięćdziesiątych. Prądy w urządzeniu testowym mogą przełączać wszelkie tranzystory a bardzo duże prądy tyrystory ale di/dt jest z nimi ograniczone. Temat testerów kluczy jest omówiony osobny.  

Wspomniane diody UF400X w teście przewodzą prąd 0.5A a potem podany jest im szybko prąd wsteczny -1A a czas Trr jest zdefiniowany do spadku prądu wstecznego do -0.25 A.  Czas Trr mierzony według EIA będzie dłuższy o circa 30%.

Przy załączaniu tranzystora półmostka przy przewodzącej diodzie drugiego klucza impuls mocy i strata energii Eon w tranzystorze są bardzo duże. Snubber di/dt jest zbędny tylko gdy stosowane są w kluczu diody UF.
Bez snubbera di/dt w inverterach  straty energii z diodami Very Fast w tranzystorach są bardzo  duże i stosowanie snubberów jest konieczne. Ale sporo energii traci się też w diodach. Przy zbyt dużych czasach Trr i ładunkach Qrr bez snubbera z dużym di/dt  trajektoria wychodzi poza SOA tranzystora i nawet  SOA diody ! SOA diody są bardzo rzadko podawane.

W zasilaczach impulsowych warunki pracy diod są w porównaniu z inverterami super komfortowe !

Definicyjnie nominalny prąd diody Iav jest prądem średnim przy przewodzeniu połówkowym prądu sieciowego. Szczytowa wartość prądu jest tu dużo większa. Wartość skuteczna prądu Irms wynosi Iav x Pi/2 przy czym Iav i Irms są zaokrąglane. Przy Iav=13A, Irms=20.4 A i w katalogu podano 20A. Zdefiniowana w normie  Impulsowa przeciążalność diod bywa bardzo duża.
Tranzystor jako klucz pracuje z prądem mniejszym od 80% Icm dlatego ze powyżej tego prądu słabe są parametry dynamiczne i statyczne a margines jest korzystny z uwagi na wymaganą  trwałość klucza.   Dla tranzystora „15A” zupełnie wystarczająca jest antyrównoległa dioda 8A  a nawet 5A jeśli tylko dynamiczne straty mocy są sprawnie odprowadzane i nie wywołują nadmiernego podniesienia temperatury chipa diody.  
Nie ma obecnie technologii pozwalającej wykonać monolitycznie razem na chipie antyrównoległą do jakiegokolwiek klucza diodę UF. Monolityczna dioda w tranzystorze Darlingtona w ogóle nie nadaje się do zastosowania w inverterze.  Jeszcze gorszą pasożytniczą „diodę” antyrównoległą mają tranzystory Mosfet.
Rozsądnie obciążone prądowo załączone Mosfety na napięcia 50-100V nie dopuszczają do przewodzenia antyrównoległej diody. Ale czas przerwy między wysterowaniem obu Mosfetów półmostka musi być bardzo krótki co nie jest proste w zapewnieniu.
Obszar bezpiecznej pracy SOA diod Mosfeta jest stosunkowo wąski !  

Przy odpowiednim sterowaniu bramka Diody antyrównoległej nie potrzebują produkowane w Japonii tranzystory VMOS. Mają one zalety ale wadą jest nietypowa technologia i niski uzysk produkcyjny czyli wysoka cena. Jako klucze mocy pracują we wzmacniaczu mocy PWM  TA-N880 Sony gdzie częstotliwość modulacji wynosi 500 KHz ! Tranzystory te stosują tylko japońskie koncerny i w sumie są mało popularne. Ich produkcja jest dużo mniejsza niż typowych Mosfetów. Nie są to elementy przyszłościowe i zajmowanie się nimi jest jałowe.

1 komentarz:

  1. Czyli F-16 uzytkowane przez PL są przestarzałe i do kasacji ???????
    Przeciez nawet nie są w pełni uzbrojone !

    OdpowiedzUsuń