MODELO DE CÁLCULO DE PERDAS POR COMUTAÇÃO
E MÉTODO DE SELEÇÃO DE TECNOLOGIAS DE
TRANSISTORES FET APLICADOS A CONVERSORES
ESTÁTICOS
Autor: Edemar de Oliveira Prado
Orientador: José Renes Pinheiro
RESUMO
Esta dissertação apresenta um modelo analítico para auxiliar no cálculo de perdas por comutação e uma metodologia de seleção de MOSFETs que operam tensões de bloqueio maiores que 100 V. O modelo foi desenvolvido com base em conceitos físicos e elétricos da estrutura FET, considerando as não linearidades da capacitância Miller em função da variação de tensão, presentes principalmente em MOSFETs fabricados para operar tensões acima de 100 V. Resultados de simulação e experimentais que validam o modelo foram obtidos, considerando a faixa de frequência de 1 - 300 kHz, onde o limite de operação do gate driver foi atingido. O modelo proposto foi comparado a modelos de cálculo de perdas frequentemente utilizados na literatura, onde se observou que os demais modelos utilizados apresentaram aumento no erro relativo para frequências acima de 50 kHz. Sistemas de transferência de calor são analisados e discutidos. O modelo de cálculo de perdas proposto é utilizado no desenvolvimento de uma análise comparativa entre as tecnologias de MOSFET convencional de Silício, superjunção, SiC e GaN. O impacto das capacitâncias parasitas, temperatura de junção, resistências intrínsecas a estrutura, frequência de comutação e níveis de potência em cada tecnologia são analisados. Áreas de tendências de aplicação são definidas para cada tecnologia com base nos rendimentos em função da frequência e da potência.
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