N-канальный IGBT
N-канальный биполярный транзистор с изолированным затвором.
Описание
Блок N-канальный IGBT моделирует биполярный транзистор с изолированным затвором (Insulated-gate bipolar transistor, IGBT).
При моделировании используется вольт-амперная характеристика в открытом состоянии как функция напряжения коллектор-эмиттер. В закрытом состоянии (когда напряжение затвор-эмиттер меньше порогового напряжения) IGBT моделируется постоянной Off-state conductance. Эта упрощенная модель подходит, когда достаточно приблизительных динамических характеристик, а скорость симуляции имеет первостепенное значение.
В блоке также возможно моделирование тепловых эффектов, для этого установите флажок Enable thermal port.
Допущения и ограничения
Модель, используемая в блоке, основана на следующих предположениях:
-
Если используется пара IGBT в плече моста, то обычно схема привода затвора не допускает включения одного устройства до тех пор, пока соответствующее устройство не выключится, тем самым реализуя минимальную мертвую зону.
-
При включении или выключении применяется минимальная ширина импульса. В момент, когда напряжение затвор-коллектор поднимается выше порогового значения, любые последующие изменения напряжения на затворе игнорируются в течение времени, равного сумме задержки включения и времени нарастания тока. Аналогично, в точке, где напряжение затвор-коллектор падает ниже порогового значения, любые последующие изменения напряжения на затворе игнорируются в течение времени, равного сумме задержки выключения и времени спада тока. Эта функция обычно реализуется в схеме привода затвора.
-
В этой модели не учитывается заряд. Поэтому при выключении индуктивной нагрузки нет хвоста тока.
-
Репрезентативное моделирование выброса тока при включении индуктивной нагрузки с уже существующим током свободных колебаний требует настройки параметра Miller resistance.
-
В таблицах потерь при включении используется ток предыдущего включения, а не текущее значение (которое неизвестно до тех пор, пока устройство не достигнет конечного состояния включения).
-
Из-за высокой жесткости модели, которая может возникнуть из-за упрощения уравнений, при использовании этого блока можно получить предупреждение о нарушении минимального размера шага. Чтобы избежать этого, настройте свойства решателя.
-
Если нужно смоделировать несколько N-канальных IGBT параллельно, то используйте один N-канальный IGBT блок и умножьте значение параметра Vector of collector currents, Ic на количество IGBT-устройств, которые нужно смоделировать параллельно, такой подход связан с особенностями расчета напряжения коллектор-эмиттер в этом блоке.
Порты
Ненаправленные
#
G
—
затвор
электричество
Details
Порт, связанный с затвором.
Имя для программного использования |
|
#
C
—
коллектор
электричество
Details
Порт, связанный с коллектором.
Имя для программного использования |
|
#
E
—
эмиттер
электричество
Details
Порт, связанный с эмиттером.
Имя для программного использования |
|
#
H
—
тепловой порт
тепло
Details
Тепловой порт.
Зависимости
Чтобы использовать этот порт, установите флажок Enable thermal port.
Имя для программного использования |
|
Параметры
Основные
#
Температурная зависимость, Tj —
вектор температур
K
| degC
| degF
| degR
| deltaK
| deltadegC
| deltadegF
| deltadegR
Details
Значения температуры, при которых определяются потери на коллекторе-эмиттере и при включении/выключении.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Enable thermal port.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Коллекторные токи, Ic —
вектор токов коллектора
A
| MA
| kA
| mA
| nA
| pA
| uA
Details
Ток коллектора, для которого определены напряжения коллектор-эмиттер в открытом состоянии. Первый элемент должен быть нулевым.
Чтобы смоделировать несколько N-канальных IGBT параллельно, используйте один N-Channel IGBT блок и умножьте значение этого параметра на количество IGBT-устройств, которые нужно смоделировать параллельно.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Зависимость напряжений коллектор-эмиттер в открытом состоянии —
соответствующие напряжения коллектор-эмиттер в открытом состоянии
V
| MV
| kV
| mV
Details
Напряжения коллектор-эмиттер, соответствующие вектору токов коллектора. Первый элемент должен быть нулевым.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, снимите флажок Enable thermal port.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Напряжения коллектор-эмиттер в открытом состоянии, Vce=fcn(Tj,Ic) —
матрица напряжений коллектор-эмиттер в открытом состоянии
V
| MV
| kV
| mV
Details
Напряжение коллектор-эмиттер в открытом состоянии, определяемое как табличная функция от температуры и тока.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Enable thermal port.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Сопротивление Миллера —
сопротивление Миллера
Ohm
| GOhm
| MOhm
| kOhm
| mOhm
Details
Когда устройство включается, оно имеет постоянное по величине сопротивление Миллера, включенное последовательно с требуемым нарастанием напряжения. Это сопротивление представляет собой путь частичной проводимости через устройство во время включения и может быть использовано для соответствия скачку напряжения, наблюдаемому при повторном подключении токопроводящего индуктора и соответствующего диода обратной цепи. Типичное значение в 10-50 раз больше эффективного сопротивления в открытом состоянии.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Проводимость в закрытом состоянии —
проводимость в закрытом состоянии
S
| mS
| nS
| uS
| 1/Ohm
Details
Проводимость, когда устройство находится в закрытом состоянии.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Пороговое напряжение затвор-эмиттер, Vge(th) —
пороговое напряжение
V
| MV
| kV
| mV
Details
Напряжение затвор-эмиттер должно быть больше этого значения, чтобы устройство включилось.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Потери на переключение
#
Температурная зависимость потерь на переключение, Tj —
температура потерь при переключении
K
| degC
| degF
| degR
| deltaK
| deltadegC
| deltadegF
| deltadegR
Details
Температуры, при которых табулируются потери при переключении.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Enable thermal port.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Коллекторные токи для потерь на переключение, Ic —
вектор токов коллектора с коммутационными потерями
A
| MA
| kA
| mA
| nA
| pA
| uA
Details
Ток коллектора, при котором табулируются потери на переключение.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Enable thermal port.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Потери при включении, Eon=fcn(Tj,Ic) —
матрица потерь энергии при включении
Btu_IT
| J
| MJ
| MWh
| Wh
| eV
| kJ
| kWh
| mJ
| mWh
Details
Потери энергии при включении устройства, определяемые как функция температуры и конечного тока включения.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Enable thermal port.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Потери при выключении, Eoff=fcn(Tj,Ic) —
матрица потерь энергии при выключении
Btu_IT
| J
| MJ
| MWh
| Wh
| eV
| kJ
| kWh
| mJ
| mWh
Details
Потери энергии при выключении устройства, определяемые как функция температуры и конечного тока включения.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Enable thermal port.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Динамика
#
Время задержки включения —
задержка включения
d
| s
| hr
| ms
| ns
| us
| min
Details
Время перед тем, как устройство начинает включение.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Время нарастания тока —
время нарастания тока
d
| s
| hr
| ms
| ns
| us
| min
Details
Время, необходимое для нарастания тока при управлении активной нагрузкой.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Время задержки выключения —
задержка выключения
d
| s
| hr
| ms
| ns
| us
| min
Details
Время перед тем, как устройство начинает выключение.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Время спада тока —
текущее время спада
d
| s
| hr
| ms
| ns
| us
| min
Details
Время, необходимое для снижения тока при управлении активной нагрузкой.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Напряжение выключения для времени нарастания и спада —
напряжение в закрытом состоянии для времени нарастания и спада
V
| MV
| kV
| mV
Details
Напряжение коллектора-эмиттера в закрытом состоянии, используемое при задании времени нарастания и спада.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, снимите флажок Enable thermal port.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Напряжение выключения для данных о времени выключения и потерях —
напряжение в закрытом состоянии для времени нарастания и спада
V
| MV
| kV
| mV
Details
Напряжение коллектора-эмиттера в закрытом состоянии, используемое при задании времени нарастания, спада и данных о потерях.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Enable thermal port.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Тепловой порт
# Включить тепловой порт — включение теплового порта
Details
Чтобы включить моделирование тепловых эффектов, установите флажок для этого параметра.
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Тепловая модель —
выбор внутренней тепловой модели
На основе тепловых параметров перехода и корпуса
| Модель Кауэра
| Модель Кауэра, параметризированная через коэффициенты Фостера
| Внешняя
Details
Выберете внутреннюю тепловую модель:
-
Specify junction and case thermal parameters
; -
Cauer model
; -
Cauer model parameterized with Foster coefficients
; -
External
.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Тепловые сопротивления переход-корпус и корпус-внешняя среда (или корпус-теплоотвод), [R_JC R_CA] —
вектор тепловых сопротивлений
K/W
Details
Вектор [R_JC R_CA]
из двух значений теплового сопротивления. Первое значение R_JC
— это тепловое сопротивление между переходом и корпусом. Второе значение, R_CA
— это тепловое сопротивление между портом H и корпусом устройства.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Thermal network значение Specify junction and case thermal parameters
.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Тепловые сопротивления, [R1 R2 ... Rn] —
вектор тепловых сопротивлений для модели Кауэра
K/W
Details
Вектор из значений тепловых сопротивлений представленных элементами Кауэра в тепловой сети. Все эти значения должны быть больше нуля.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Thermal network значение Cauer model
.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Тепловые сопротивления, [R1 R2 ... Rn] —
вектор тепловых сопротивлений для модели Фостера
K/W
Details
Вектор из значений тепловых сопротивлений представленных коэффициентами модели Фостера в тепловой сети. Все эти значения должны быть больше нуля.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Thermal network значение Cauer model parameterized with Foster coefficients
.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Параметры теплоёмкости —
параметризация теплоемкости
По тепловым постоянным времени
| По теплоёмкости
Details
Выберете способ задания теплоемкости:
-
By thermal time constants
— параметризация теплоемкости в терминах тепловых постоянных времени. Это значение используется по умолчанию. -
By thermal mass
— задание значений теплоемкости.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Thermal network значение Specify junction and case thermal parameters
, Cauer model
или Cauer model parameterized with Foster coefficients
.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Теплоёмкости перехода и корпуса, [M_J M_C] —
вектор значений теплоемкостей для модели Кауэра
J/K
| kJ/K
Details
Вектор [M_J M_C]
из двух значений теплоемкости. Первое значение M_J
— это теплоемкость перехода. Второе значение, M_C
— это теплоемкость корпуса.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Thermal network значение Specify junction and case thermal parameters
, а для параметра Thermal mass parameterization значение By thermal mass
.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Теплоёмкости, [M1 M2 ... Mn] —
вектор значений теплоемкости для модели Кауэра
J/K
| kJ/K
Details
Вектор из значений теплоемкостей, где это количество коэффициентов модели Кауэра в тепловой сети. Все эти значения должны быть больше нуля.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Thermal network значение Cauer model
, а для параметра Thermal mass parameterization значение By thermal mass
.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Теплоёмкости, [M1 M2 ... Mn] —
вектор значений теплоемкости для модели Фостера
J/K
| kJ/K
Details
Вектор из значений теплоемкостей, где это количество элементов Фостера в тепловой сети. Все эти значения должны быть больше нуля.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Thermal network значение Cauer model parameterized with Foster coefficients
, а для параметра Thermal mass parameterization значение By thermal mass
.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Тепловые постоянные времени перехода и корпуса, [t_J t_C] —
вектор тепловых постоянных времени
d
| s
| hr
| ms
| ns
| us
| min
Details
Вектор [t_J t_C]
из двух значений тепловых постоянных времени. Первое значение t_J
— это тепловая постоянная времени перехода. Второе значение, t_C
— это тепловая постоянная времени корпуса.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Thermal network значение Specify junction and case thermal parameters
, а для параметра Thermal mass parameterization значение By thermal time constants
.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Тепловые постоянные времени, [t1 t2 ... tn] —
вектор тепловых постоянных времени для модели Кауэра
d
| s
| hr
| ms
| ns
| us
| min
Details
Вектор из значений тепловых постоянных времени, где это количество элементов Кауэра в тепловой сети. Все эти значения должны быть больше нуля.
Значение теплоемкости вычисляется как , где , и — теплоемкость, тепловая постоянная времени и тепловое сопротивление для -го элемента Кауэра.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Thermal network значение Cauer model
, а для параметра Thermal mass parameterization значение By thermal time constants
.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Тепловые постоянные времени, [t1 t2 ... tn] —
вектор тепловых постоянных времени для модели Фостера
d
| s
| hr
| ms
| ns
| us
| min
Details
Вектор из значений тепловых постоянных времени, где это количество коэффициентов модели Фостера в тепловой сети. Все эти значения должны быть больше нуля.
Значение теплоемкости вычисляется как , где , и — теплоемкость, тепловая постоянная времени и тепловое сопротивление для -го элемента Кауэра.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Thermal network значение Cauer model parameterized with Foster coefficients
, а для параметра Thermal mass parameterization значение By thermal time constants
.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Начальные температуры перехода и корпуса, [T_J T_C] —
вектор начальных температур
K
| degC
| degF
| degR
| deltaK
| deltadegC
| deltadegF
| deltadegR
Details
Вектор [T_J T_C]
из двух значений температуры. Первое значение T_J
— это начальная температуры перехода. Второе значение, T_C
— это начальная температура корпуса.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Thermal network значение Specify junction and case thermal parameters
.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Начальные теплоёмкости, [T1 T2 ... Tn] —
вектор начальных температур для модели Кауэра
K
| degC
| degF
| degR
| deltaK
| deltadegC
| deltadegF
| deltadegR
Details
Вектор значений температуры. Он соответствует перепаду температур для каждой теплоемкости в модели.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Thermal network значение Cauer model
.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
#
Начальные температуры в узлах, [T1 T2 ... Tn] —
вектор начальных температур для модели Фостера
K
| degC
| degF
| degR
| deltaK
| deltadegC
| deltadegF
| deltadegR
Details
Вектор абсолютных значений температуры каждого элемента модели Фостера.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Thermal network значение Cauer model parameterized with Foster coefficients
.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|