Felix Kuhlmann

Entwicklung und Aufbau einer galvanisch getrennten einstellbaren Spannungsversorgung für IGBT-Gatetreiber

Für die Entwicklung und Untersuchung von leistungselektronischen Schaltungen mit IGBTs ist es notwendig, das Schaltverhalten der IGBTs und des Gatetreibers unter realen Bedingungen zu messen. Dabei werden Spannungen und Ströme von mehreren hundert Volt bzw. Ampere erreicht. Am Lehrstuhl für Sensorik und messtechnische Systeme wird dazu ein Doppelpulsmessplatz eingesetzt. Aus Sicherheitsgründen und zur Vermeidung von Fehlern durch parasitäre Effekte ist der Hochspannungsteil des Doppelpulsmessplatzes potentialfrei aufgebaut, eine leitende Verbindung zur Erde darf nicht erzeugt werden. Dadurch ergeben sich die Anforderungen, dass die Spannungsversorgung des Gatetreibers und die Übertragung des Schaltsignals ebenfalls potentialfrei erfolgen müssen.

In dieser Arbeit soll ein Modul für den bestehenden Doppelpulsmessplatz entwickelt und aufgebaut werden, mit dem der zu testende Gatetreiber versorgt werden kann. Viele Gatetreiber benötigen eine positive und eine negative Betriebsspannung. Beide Spannungen sollen aus der im Messplatz vorhandenen geerdeten Versorgungsspannung von +24 V erzeugt werden. Die Betriebsspannungen sollen über eine CAN-Schnittstelle in ihrer Höhe eingestellt werden können. Der Einstellbereich der positiven Betriebsspannung soll von 10 bis 36 V reichen, die der negativen Betriebsspannung von −12 bis −4 V. Das Steuersignal für den Gatetreiber und die CAN-Schnittstelle sollen in diesem Modul galvanisch getrennt übertragen werden. Die Isolation muss für mindestens 2 kV bemessen sein.

Dazu sind u.a. folgende Punkte zu bearbeiten:

• Entwicklung eines Schaltplans und Auswahl geeigneter Komponenten
• Erstellung eines Layouts mit Berücksichtigung der Isolationsanforderungen
• Programmierung des Mikrocontrollers
• Inbetriebnahme und Isolationstest der Schaltung
• Schriftliche Dokumentation der Ergebnisse und Präsentation in einem Seminarvortrag