Un modelo promediado electrotermal impulsado por hojas de datos de un interruptor de diodo-MOSFET para simulaciones rápidas de convertidores DC-DC
Autores: Górecki, Pawe; d"Alessandro, Vincenzo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un modelo promediado electrotermal impulsado por hojas de datos de un interruptor de diodo-MOSFET para simulaciones rápidas de convertidores DC-DC
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Diseño
Modelos electrotermales
Convertidores
Simulaciones
Subcircuito compatible con SPICE
Estimación de parámetros
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 40
Citaciones: Sin citaciones
El diseño de convertidores de electrónica de potencia modernos requiere modelos precisos de dispositivos electro-térmicos que permitan una estimación de parámetros directa y simulaciones de circuitos rápidas, pero precisas. En este artículo se propone un novedoso modelo electro-térmico promediado de un interruptor diodo-MOSFET para un análisis rápido de convertidores DC-DC. El modelo tiene la forma de un subcircuito compatible con SPICE y permite calcular en un tiempo de simulación muy corto las características DC del convertidor, las formas de onda de los voltajes terminales y corrientes de los dispositivos semiconductores, así como sus temperaturas de unión, tanto en CCM como en DCM. Todos los datos de entrada requeridos por el procedimiento de estimación de parámetros pueden tomarse de las hojas de datos de los componentes. La corrección del enfoque propuesto se verifica experimentalmente para un convertidor buck elegido como caso de estudio. Se obtiene un acuerdo generalmente bueno entre las mediciones y las simulaciones; como ejemplo, el error absoluto en la evaluación de la temperatura de unión del MOSFET no excede los 12 grados Celsius en todo el rango de frecuencia de conmutación del convertidor, mientras que el modelo PLECS comúnmente utilizado la subestima considerablemente.
Descripción
El diseño de convertidores de electrónica de potencia modernos requiere modelos precisos de dispositivos electro-térmicos que permitan una estimación de parámetros directa y simulaciones de circuitos rápidas, pero precisas. En este artículo se propone un novedoso modelo electro-térmico promediado de un interruptor diodo-MOSFET para un análisis rápido de convertidores DC-DC. El modelo tiene la forma de un subcircuito compatible con SPICE y permite calcular en un tiempo de simulación muy corto las características DC del convertidor, las formas de onda de los voltajes terminales y corrientes de los dispositivos semiconductores, así como sus temperaturas de unión, tanto en CCM como en DCM. Todos los datos de entrada requeridos por el procedimiento de estimación de parámetros pueden tomarse de las hojas de datos de los componentes. La corrección del enfoque propuesto se verifica experimentalmente para un convertidor buck elegido como caso de estudio. Se obtiene un acuerdo generalmente bueno entre las mediciones y las simulaciones; como ejemplo, el error absoluto en la evaluación de la temperatura de unión del MOSFET no excede los 12 grados Celsius en todo el rango de frecuencia de conmutación del convertidor, mientras que el modelo PLECS comúnmente utilizado la subestima considerablemente.