Universität Stuttgart

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Entwicklung einer Methodik zur Bestimmung der Schaltverluste von diskreten 400V-GaN-Halbbrücken
(2023) Bauer, Nikolas; Kallfass, Ingmar (Prof. Dr.-Ing.)
Basierend auf aktuellen und zukünftigen Entwicklungsprämissen miniaturisierter automobiler Leistungselektronik wird in dieser Thesis die diskret verortete 400 Volt Gallium-Nitrid Halbbrücke als Kernkomponente einer fahrzeuggebundenen Hochvoltspeicher-Ladertopologie mit 3,7 Kilowatt Ladeleistung betrachtet. Die nachfolgende Methodikentwicklung zur Quantifizierung zeittransienten Schaltverhaltens und damit insbesondere generierter Halbbrückenverlustleistungen diskutiert die Vorteile der in dieser Arbeit entwickelten VERILOG Halbleitersimulation auf Basis verfügbarer ASM-HEMT Modelle der Compact Model Coalition gegenüber der Genauigkeit konventioneller SPICE-Simulation. Simulative Durchführungen dieser Arbeit berücksichtigen notwendige Betriebsparameter der Halbbrücke, insbesondere Totzeiten sowie deren Detektion per zum Patent angemeldeter Auswertelogik, und erlauben darüber hinaus in VERILOG die globale Schaltzellenoptimierung. Simulative Ergebnisse werden anhand einer dedizierten Power Factor Correction Stufe zeittransient und kalorimetrisch validiert. Die vorgestellten Simulationsmethodiken erlauben somit zukünftig die vollständig virtualisierte Hardwareauslegung von Leistungselektronik hinsichtlich Zeit- und Verlustverhalten.