Topológiából fakadó parazitahatások analízise teljesítményelektronikai rendszerekben

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Orosz György
Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

Teljesítményelektronikai rendszerek tervezése során kiemelkedő szerep jut a parazita analízisnek. Az analízis nem csak az alkatrészek gyártástechnológiájából fakadó parazita hatásokat foglalja magába, hanem kiterjed a topológia, a vezetékezés, az alkatrészek elhelyezéséből származó paraméterekre is. Ezen parazita hatások együttese alapvetően meghatározza az áramkörök teljesítményveszteségeit, illetve a lejátszódó kapcsolási folyamatokat.

A teljesítményveszteségek a parazita ellenállással állnak szoros összefüggésben, míg a kapcsolási időket felülről a kapcsolási veszteségek, alulról a járulékosan a rendszerbe kerülő induktivitások korlátozzák. A kapcsolások pillanatában az utóbbiak miatt keletkező indukált feszültségek csúcsértékei nem léphetik át az alkatrészekre jellemző kritikus értékeket, mivel ez azok meghibásodásához vezethet. A teljesítményelektronikai áramkörökben folyó nagy áramok megszakításakor tehát minden esetben figyelembe kell venni a parazita hatások által okozott indukciós jelenségeket.

Dolgozatomban annak lehetőségeivel foglalkozom, hogy a tervezési folyamat részeként hogyan lehet kifejezetten a topológiából fakadó parazitahatásokat elemezni. A munka szerves részét képezte a végeselem-módszert használó ANSYS Q3D Extractor szimulációs szoftver használatának elsajátítása is, mivel, mint azt vizsgálataim is alátámasztják, ennek segítségével lehetséges a parazita hatások legvalóságosabb modellezése.

Demonstrációs példaként egy klasszikus félhíd-topológiát választottam, melynek tervezése egyszerű, ugyanakkor maga az áramkör reprezentatív, hiszen a kapcsolási jelenségek behatóan vizsgálhatók segítségével. A félhíd áramkör három különböző topológiával valósult meg, nyomtatott áramköri lapon.

Végezetül a parazita analízis különböző módszerei által szolgáltatott eredményeket összevetettem a mérés közben megfigyelt, tényleges működés során lejátszódó jelenségek megfelelő paramétereivel. Munkám kimenete egy, a későbbiekben is jól használható parazitaanalízis-módszertan, melynek fő alappillére a végeselemes mezőszimuláció.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.