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パワーデバイス(回路展開編)~PSIMと解析式を使ってパワーデバイスをパワエレ回路に組込む~

本セミナーは パワーデバイス 半導体物性・デバイス特性・回路応用をつなげて学ぶを分けた講座となります

 

特長
(1) パワーデバイスを用いてパワエレ回路を開発・する時、パワーデバイスについて検討すべき技術項目として動作電圧・電流、損失、温度上昇について学びます。
(2) 技術説明の後に、式を理解するための解析式の数値計算と、回路・デバイス動作を可視化するためのPSIM演習を行い、理解を深耕できます。 
(3)パワーデバイスの電気特性だけでなくパワーデバイスを駆動するトリガー回路、保護回路、トラブル対策についても学び、セミナーを通して回路に用いるパワーデバイスと駆動回路の選択方法を習得できます。
対象
・パワーデバイスでトリガー回路、保護回路も含めた実践的な活用の習得されたい方
・パワーデバイス(デバイス特性編)を受講し具体的な回路展開を学びたい方
・初めてパワーデバイス回路の設計・開発に携わる方。
・パワーデバイスの選定で迷われている方。
・パワーデバイスの熱特性、冷却につていて知りたい方
・広くパワーデバイスの知識を身につけたい方
学べること
・パワーデバイスの選定方法・トリガー回路・保護回路・トラブル回避方法の習得
・半導体の物性から耐圧特性、デバイスの損失が想定できる
概要
パワーデバイスについてはある程度知識があるのに、いざ、パワエレ回路を開発・設計しようとすると、デバイスの選び方など具体的な活用には戸惑います。このセミナーでは、パワーデバイスを回路で使うためのノウハウを紹介します。そのため、最初に、パワーデバイスの概要と主要デバイスであるMOSFET、IGBTの特性について簡単にレビューします。次に、パワーエレクトロニクス回路で用いるパワーデバイス選定の全体の流れと考慮すべき項目について紹介します。選定の流れでとくに重要なのが、➀パワーデバイスの動作点(電圧、電流、電量)の見積り、➁デバイスの損失、➂温度上昇であることを示します。

➀のパワーデバイスの動作点(電圧、電流)では、負荷抵抗が大きく、デバイスのオン抵抗が無視できる場合と、負荷抵抗が小さくオン抵抗が無視できる場合に場合分けが必要となります。オン抵抗が無視できる場合は、使用される他の回路素子から動作点が決まります。無視できない場合に有効なのが、負荷線とデバイス特性の交点から動作点を見積もる方法です。この考え方を、エクセルとPSIMで演習します。

➁のデバイス損失は、導通損失、ターンオン損失、ターンオフ損失を簡易的に求める式を紹介し、具体例でエクセル演習を行います。

➂では、熱の等価回路が電気回路との相似で定義され、等価回路を使って温度計算できることを示し、エクセル演習を行います。PSIMのサーマルモデルでは、電気回路と等価回路を同時に解いて、デバイスの温度を計算する演習を行います。

最後に、➀~➂をもとに、デバイス選定について振り返ります。また、デバイス駆動に必要なトリガー回路とトリガー回路の絶縁、デバイス破壊を抑制する保護回路、パワーデバイスと冷却、トラブル事例と回避策について紹介します。
パワーデバイスの基礎は細かく解説はしません。基礎を理解したい方は「基礎編」のご受講もご検討ください。
プログラム
1.パワーデバイスとデバイス適用の概要
 ・パワーデバイスの概要 
 ★演習 半導体の低効率・抵抗値
 ・ダイオード特性
 ・MOSFETとIGBTの特性
 ★演習 MOSFETの動作特性

2.PSIMの導入とデバイスの動作点
 ★PSIM演習 使い方の練習(単相インバータ)
 ・デバイス選定と動作点(1)
 ・非線形デバイスの動作点
 ・負荷線を使った動作点の求め方
 ★PSIM演習 非線形デバイスの動作点方

3.パワーデバイスの損失と温度上昇
 ・デバイス選定とディレーティング・デバイス損失
 ・熱抵抗・熱等価回路と冷却
 ★演習 熱抵抗・温度上昇の計算
 ・PSIMを使った熱等価回路計算 
 ★演習 空冷パワーデバイスの温度上昇
 ★PSIM演習 空冷パワーデバイスの温度上昇

4.パワーデバイスの損失とPSIMサーマルモデル
 ・デバイス損失
 ・昇圧チョッパ
 ★演習 昇圧チョッパの動作特性
 ★PSIM演習 サーマルモデルによる昇圧チョッパの動作特性

5.トリガー回路、保護回路、トラブル対策
 ・トリガー回路
 ★演習 トリガー回路に必要な抵抗・電力容量
 ・保護回路
 ・トラブル対策・回避
講師
弱電から転向し、独学で学んだ経験からパワエレに必要な
半導体物理をわかりやすく解説します。
東京工科大学 髙木 茂行 先生 東京工科大学 名誉教授/
 名古屋大学 客員教授

名古屋大学院卒業後、東芝生産技術研究所に入社。
以来31年間、研究開発およびそのマネジメントを行う。2015年より現職。
製造現場での豊富な経験をベースに、理論とシミュレーションを効果的に活用した研究を行っている。
平易な語り口での講義も好評で、企業向けの登壇も多い。

工学/理学博士。
インタビュー動画インタービュー記事
日程・受講料・定員
開催日
【Web】
期間
1日
時間
10:00 ~ 17:00
受講料
45,000円 (税別) / 49,500円 (税込)
当日までのご準備
1.Webセミナーアプリ(Zoom)のインストール
  ・インストールはこちらから。
  ・Zoomの仕様や推奨環境についてはこちらから。
  ・Zoomの利用方法はこちらから。
  アプリのインストールが難しい場合、ブラウザでの参加も可能です。詳しくはこちらをご覧ください。

2.PSIMのインストール
 *PSIMの簡単な使い方説明は、セミナー中で行いますので、PSIMを使ったことが無くてもセミナーに参加できます。
 *各サイトでお使いのPSIMでは、ライセンスの契約内容により演習内容に対応できない場合があります。以下のサイトよりPSIM教育版ライセンス(デモ版)を事前にインストールいただくようお願いいたします。

3.Excelのインストール
 *あれば望ましいが、なければ電卓でも可。

【PSIM教育版ライセンス(デモ版)ダウンロードURL】
 https://pwel.jp/articles/295
当日の持ち物
1.マイク機能付きパソコン
2.講義資料(事前に協会より郵送します。)
3.筆記用具
主催
日本パワーエレクトロニクス協会
お問い合わせ