Tentin tekstisisältö

Tampereen teknillinen yliopisto 15.12. 2011
4 Sähköenergiatekniikan laitos Tehoelektroniikan komponentit TEL-1160
Teuvo Suntio Ohjelmoitava laskin sallittu 5 tehtävää/ & 6 p
Tehtävä 1.

Määrittele lyhyesti seuraavat aihealueeseen liittyvät käsitteet (pelkkä suomennos ei riitä): a)
reverse recovery time, b) MOSFET, €) proximity effect, d) ESR, e) penetration depth ja f) eddy
current. (1p/kohta)

Tehtävä 2.
Kuvassa 1 on esitetty erään SIC-diodin virta-jännitekäyrästö rajapintalämpötilan muuttuessa.

a) Määritä IU käyrästön perusteella ko. diodin johtavan tilan vastinpiiri, kun 1, =4 A ja
diodin lämpötila 150*C (2 p)

b) Oletetaan, että kokonaisvirta on 12 A ja aiot kytkeä kaksi ko. diodia rinnan. Miten virta
jakautuu diodien kesken? Pysyykö likimain tasan vai pyrkiikö toinen ottamaan enemmän
kuin toinen? Perustele vastaus kuvan 1 käyrästön antaman informaation pohjalta (2 p)

€) Diodin virran keskiarvo on 4 A ja tehollisarvo 5 A sekä rajapintalämpötila150*C. Mikä on
diodin johtotilan tehohäviö (2 p) (Kuva 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g
A AN

400 p
2670. 07100]

6 like =
120 —1 W
Jäinen

i 5 =L
4
|.

2

1

o 4 1 —

0 05 1 15 2 25 w 3.5
— =

Kuva 1

1(3)

 
 

Tampereen teknillinen yliopisto 15.12. 2011
Sähköenergiatekniikan laitos Tehoelektroniikan komponentit TEL-1160

Teuvo Suntio Ohjelmoitava laskin sallittu 5 tehtävää/ 4 6 p
Tehtävä 3.

IGBT komponentin symboli on esitetty kuvassa 2a ja sen yksinkertainen sijaiskytkentä kuvassa
2b.

a) Mikä on kollektori-emitterivirran kulkureitti komponentin johtaessa? (1p)

b) Kuvaa latching ilmiön eli maksimikatkaisuvirtailmiön olemassaolon syy ja mekanismi IGBT
komponentissa (2 p)

e) Mitä tarkoitetaan current tailing ilmiöllä ja mihin se vaikuttaa? (2)

d) Jos IGBT virrasta tiedetään DC and RMS komponentit, niin kumman valitset johtavuustilan
tehohäviöiden määrittämiseksi ja miksi? (1)

c
gate « gate i
s

a) b)

Kuva 2.

Tehtävä 4.

Tehtävänäsi — on — suunnitella — diodin — estotilaan
kytkeytymisen aikana ilmenevän värähtelyn vähentävä
piiri (s.o. snubber) käyttäen sarjaan kytkettyä RC -piiriä
kuvan 3 mukaisesti. Tiedetään, että ko. värähtelyn
taajuus  f=30MHz ja se johtuu piirin haja-
induktansseista ja — kapasitansseista. Hajainduktanssin
suuruudeksi on määritetty 10 UH. Käytä Raymond
Ridleyn kehittämää resonanssipiirin ominaisimpedanssiin Kuva3
perustuvaa menetelmää.

Resonanssitaajuus ja ominaisimpedanssi voidaan määrittää relaation Z, =Z, perustuen, jossa

 

L ja C tarkoittavat kelaa ja kondensaattoria.

a) Mitoita C, (2 p)
b) Mitoita R, (2 p)
c) Mikä on alkuperäisen piirin hajakapasitanssin suuruus? (2 1)

203)

 
Tampereen teknillinen yliopisto 15.12. 2011

Sähköenergiatekniikan laitos Tehoelektroniikan komponentit TEL-1160
Teuvo Suntio Ohjelmoitava laskin sallittu 5 tehtävää/46p
Tehtävä 5.

a) Määrittele magneettipiirin sydämen ja käämien häviölähteistä vähintään neljä (4p). b)
Kuvassa 4a on esitetty sydänmateriaalin tyypillinen BH käyrä. Kuvassa 4b on esitetty kelan
virran muoto. Piirrä sitä vastaava kelan sydämen BH käyrämuoto kuvan 4a mukaisesti, kun
oletetaan, että 18] </Bl,,, (1p). €) Oletetaan, että muuntajan suunnittelu on sydän-
häviörajoitteinen, jonka on todettu kuumenevan liikaa. Sydämen kokoa ja jäähdytysolosuhteita
ei ole mahdollista muuttaa. Mitä teet lämpötilan alentamiseksi? (1p)

 

Kuva4 a) b)

3(3)