Resonanter Hochspannungsgenerator für beschleunigte Lebensdauer- und Teilentladungs-Untersuchungen an Isolationsfolien

Abstract

ZusammenfassungDie nun verfügbaren Wide-Bandgap-Halbleiter sind durch ihre hohen Schaltgeschwindigkeiten Schlüsselbauelemente zukünftiger leistungselektronischer Konverter. Ihre Anwendung setzt allerdings auch induktive Bauelemente wie Glättungsinduktivitäten und Trafo- bzw. Motorwicklungen voraus, die wesentlich höheren du/dt-Werten längerfristig standhalten. Im Rahmen des vorliegenden Beitrags wird deshalb ein einfaches und kostengünstiges Konzept eines Prüfspannungsgenerators für Lebensdauertests bei Isolationsfolien vorgestellt, mit welchem Prüfspannungen im Bereich von typ. 8 kVss im Frequenzbereich bis ca. 1 MHz aufwandsminimal erzeugt werden können. Der Generator basiert auf einem selbstschwingenden Resonanzkreis angeregt von einer Niederspannungs-MOSFET-Halbbrücke und benötigt auch keine Hochspannungs-Versorgung. Der Beitrag beinhaltet die Dimensionierung und das Design des Prototyps, präsentiert Messergebnisse, demonstriert die mögliche Erhöhung der Betriebsfrequenz durch den Übergang von Si-MOSFETs zu GaN-Bauelementen und zeigt Schaltungs- bzw. Steuerungsvarianten zur weiteren Steigerung der Betriebsfrequenz und/oder des Wirkungsgrades mittels Soft Switching.