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18 Trend Guide Leistungshalbleiter 2022 www markttechnik de Fokus förmige Erhöhung des Tastverhältnisses der Hochfrequenz-SiC-MOSFETs Q2 Q4 und eine Feinsteuerung für das Einschalten der Niederfrequenz-Si-SJ-MOSFETs Durch die Implementierung des Soft-Starts wurden die Stromspitzen deutlich reduziert Die MOSFETs Q2 und Q4 sind komplementär geschaltet Während des negativen Halbzyklus ist MOSFET Q2 der aktive Schalter der durch das berechnete Tastverhältnis Dgesteuert wird Während dieser Zeit arbeitet MOSFET Q4 im synchronen Gleichrichtungsmodus mit einem Tastverhältnis von 1–D Zu beachten ist dass MOSFET Q1 nur mit der Netzfrequenz geschaltet wird und während des gesamten negativen Halbzyklus eingeschaltet bleibt um einen niederohmigen Rückkanal zum Netz zu schaffen Während des positiven Halbzyklus kehrt sich der Betrieb wieder um und die High-Sideund Low-Side-MOSFETs der einzelnen Zweige tauschen ihre Funktion aus Wenn die Eingangsspannung unmittelbar nach dem Nulldurchgang des Wechselstroms ihre Polarität von einem negativen zu einem positiven Halbzyklus ändert setzt die Soft-Start-Sequenz von MOSFET Q4 ein Diese Sequenz besteht darin dass die Impulsbreite um einen Faktor erhöht wird sodass die Einschaltzeit dieses MOSFET schrittweise von 0 auf 100 Prozent des berechneten D -Zyklus steigt Dabei erholt sich MOSFET Q1 vollständig in umgekehrter Richtung und V DS von Q3 sinkt auf Masse Auf diese Weise wird die positive Stromspitze eliminiert die durch die langsame Erholung von Q1 und die hohe V DS - Spannung am MOSFET Q3 verursacht wird Da die Wechselspannung direkt nach dem Nulldurchgang sehr niedrig und die Induktivität bereits auf die DC-Busspannung aufgeladen ist fließt ein großer negativer Rückstrom durch die Induktivität zurück zum Netz Dies führt zu einer hohen negativen Stromspitze beim Einschalten des Synchron-MOS-FETs Q2 selbst bei einem Tastverhältnis von 1–D Um diese negative Spitze auf nahezu Null zu reduzieren wird der Soft-Start auch auf den Synchron-MOSFET Q2 angewandt sobald Q4 den vollen D -Zyklus erreicht Gleichzeitig mit dem Soft-Start von Q2 muss Q3 eingeschaltet werden um den Strompfad zurück zum Netz bereitzustellen Eine hohe negative Stromspitze tritt auch beim AC-Nulldurchgang auf wenn MOSFET Q3 zu spät eingeschaltet wird nachdem der Soft-Start von Q2 abgeschlossen ist Bild 3 Verlauf der Ausgangsspannung bei automatischem PFC-Start in Abhängigkeit von der Spannung am Eingang oben 110 V AC bzw 400 V DC unten 230 V AC bzw 400 V DC Bild 4 Eingangsstromspitzen beim AC-Nulldurchgang ohne oben und mit unten Soft-Start-Verfahren rot I AC grün V AC