Simulasi IGBT sebagai sakelar

Post kali ini adalah kelanjutan dari tulisan sebelumnya yang membahas mengenai simulasi penggunaan MOSFET sebagai sakelar dengan bantuan simulator turunan SPICE. Karena itu bagi yang belum mambaca bagian tersebut disarankan untuk membaca bagian itu terlebih dahulu. Terutama mengenai tujuan dan filosofi dasar perbandingan sederhana antar software simulator.

Keterangan lebih rincin mengenai Insulated Gate Bipolar Transistor Loading (IGBT) dapat dilihat di beberapa sumber bebas akses yang tersedia, misalnya di situs ini dan di sini. Singkatnya pada prinsipnya dapat dibayangkan secara sederhana bahwa IGBT adalah perpaduan antara MOSFET dengan BJT. Mosfet dipergunakan untuk mengendalikan operasi komponen melalui tingkat tegangan pada kaki gate (bukan base). Sedangkan BJT dipakai sebagai pelaksana pengendalian arus.

sumber: http://www.electronics-tutorials.ws/power/insulated-gate-bipolar-transistor.html

 

I. PROTEUS

Gambar 1.

Gambar 2.

Gambar 3.

 

Gambar 4.

 

Gambar 5.

 

Gambar 6.

 

II. LTSPICE

 

Gambar 7.

 

Gambar 8.

 

Gambar 9.

 

Gambar 10.

 

Gambar 11.

 

Gambar 12.

 

Gambar 13.

 

Gambar 14.

 

Gambar 15.

 

Gambar 16.

 

Gambar 17.

 

Gambar 18.

Pada Gambar 18, dengan melakukan zooming terhadap tampilan kurva karakteristik maka kita bisa melihat dengan lebih detail sehingga kita bisa melakukan skenario what-if dengan nilai tegangan masukan pada gate yang berbeda-beda. Misalnya pada Gambar 18, diperlukan tegangan pada V2 setidaknya sekitar 10 V sehingga nilai V_GE tidak berbeda jauh. Jika tegangan pada  V_GE jauh di bawah 10 V maka nilai besar arus listrik yang dapat lewat tidak akan dapat mendekati nilai maksimumnya dan nilai jatuh tegangan pada CE akan semakin besar yang mengakibatkan keborosan penggunaan energi pada komponen penyakelar.

III. TINA-TI

 

Gambar 19.

 

Gambar 20.

 

Gambar 21.

Gambar 22.

Gambar 22 menunjukkan bahwa berkaitan dengan disipasi daya (pengeluaran energi per satuan waktu), saat kritis untuk penyakelaran ada pada saat crossing. Yaitu saat persimpangan arus dan tegangan pada komponen semikonduktor penyakelar seperti IGBT. Saat itulah nilai power tertinggi terjadi, yang menghasilkan panas pada komponen.