Modelo Analítico de Cálculo de Perdas em MOSFETs de Potência para Aplicação em Banco de Dados

Edemar O. Prado; Pedro C. Bolsi; Hamiltom C. Sartori; José Renes Pinheiro

doi:10.18618/REP.2021.4.0023

Authors

Edemar O. Prado Universidade Federal de Santa Maria – UFSM, Santa Maria – RS, Brasil e Universidade Federal da Bahia – UFBA, Salvador – BA, Brasil
Pedro C. Bolsi Universidade Federal de Santa Maria – UFSM, Santa Maria – RS, Brasil e Universidade Federal da Bahia – UFBA, Salvador – BA, Brasil
Hamiltom C. Sartori Universidade Federal de Santa Maria – UFSM, Santa Maria – RS, Brasil
José Renes Pinheiro Universidade Federal de Santa Maria – UFSM, Santa Maria – RS, Brasil e Universidade Federal da Bahia – UFBA, Salvador – BA, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2021.4.0023

Keywords:

Capacitância Miller, Modelo Analítico, Perdas de comutação

Abstract

Este artigo apresenta um modelo analítico simples e acurado para cálculo de perdas em MOSFETs de potência. Uma análise comparativa entre o modelo proposto e modelos comumente utilizados na literatura é mostrado. O modelo proposto utiliza uma simplificação na modelagem das cargas das capacitâncias parasitas. Variações da temperatura de junção com a variação da frequência são consideradas. Resultados térmicos obtidos experimentalmente são usados para validar o modelo em frequências de até 300 kHz. Os resultados demonstram acurácia do modelo proposto usando dois part numbers de MOSFETs diferentes, com as tecnologias de superjunção e Silício convencional. Devido à acurácia e simplicidade de implementação, este modelo é recomendado para utilização em análises onde são verificados extensivos pontos de operação (tensão, frequência e potência), algorítimos genéticos e aplicações com banco de dados.

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Author Biographies

Edemar O. Prado, Universidade Federal de Santa Maria – UFSM, Santa Maria – RS, Brasil e Universidade Federal da Bahia – UFBA, Salvador – BA, Brasil

natural de Frederico Westphalen - RS. Possui graduação em Engenharia Elétrica (2018) e mestrado (2020). Atualmente, é aluno de doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) e pela Universidade Federal da Bahia (UFBA). Possui experiência na área de eletrônica de potência, atuando principalmente na área de otimização de transistores aplicados a conversores estáticos, sistemas de transferência de calor e análise física de semicondutores.

Pedro C. Bolsi, Universidade Federal de Santa Maria – UFSM, Santa Maria – RS, Brasil e Universidade Federal da Bahia – UFBA, Salvador – BA, Brasil

natural de Frederico Westphalen - RS. Possui graduação em Engenharia Elétrica (2018) e mestrado (2020). Atualmente, é aluno de doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) e pela Universidade Federal da Bahia (UFBA). Possui experiência na área de eletrônica de potência, atuando principalmente na área de projeto físico e otimização de dispositivos magnéticos, modelagem de perdas no cobre e núcleo, projeto de filtros e uso de ferramentas FEA.

Hamiltom C. Sartori, Universidade Federal de Santa Maria – UFSM, Santa Maria – RS, Brasil

natural de Marau - RS. Possui graduação em Engenharia Elétrica (2007) na Universidade Federal de Santa Maria, mestrado (2009), doutorado (2013) e pós-doutorado (2016) em Engenharia Elétrica. Atualmente é professor Adjunto de Departamento de Processamento de Energia Elétrica da Universidade Federal de Santa Maria. Possui experiência na área de eletrônica de potência, atuando principalmente nas áreas de projetos otimizados de conversores estáticos, conversores de alto ganho, projetos de componentes magnéticos, semicondutores de potência, sensoriamento e compatibilidade eletromagnética (EMI).

José Renes Pinheiro, Universidade Federal de Santa Maria – UFSM, Santa Maria – RS, Brasil e Universidade Federal da Bahia – UFBA, Salvador – BA, Brasil

recebeu o grau de Eng Eletricista pela UFSM, e os graus de Mestre e Doutor em Engenharia Elétrica pela UFSC, em 1981, 1984, e 1994, respectivamente. É Prof. Titular (Voluntário) do DPEE da UFSM, onde atua desde 1985. Desde 2018, também atua como Prof. Titular Visitante no PPGEE da UFBA. Em 1987, foi um dos fundadores e líder do Grupo de Eletrônica de Potência e Controle (GEPOC). Entre 2006 e 2015 foi coord. do PPGEE da UFSM. Entre 2001 e 2002, realizou pós-doutorado no Center for Power Electronics Systems (CPES), Virginia Tech, EUA. Suas principais linhas de pesquisas e interesse incluem Projetos Otimizados de conversores estáticos, Sistemas Híbridos de conversão estática de energia, Conversão de Energia em Alta Frequência, Modelagem e Controle de Conversores Estáticos e Sistemas Distribuídos de Energia. É membro da SOBRAEP, da SBA, e das Sociedades PELS, IAS, IES e PES da IEEE.

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