Quando se trata de controle do motor, entendo que temos a opção de usar MOSFETs ou IGBTs discretos. Além disso, existem alguns produtos no mercado em que 6 IGBTs são colocados em um único pacote, como GB25XF120K . (Aqui está outra parte de exemplo, da Infineon: FS75R06KE3 )
No entanto, não sei como comparar e contrastar esta solução com o uso de 6 MOSFETs discretos, em termos de:
- Velocidade de comutação
- Dissipação de energia (estática; qual é o equivalente IGBT I 2 * R DS, ativado ?)
- Dissipação de energia (comutação)
- Arrefecimento (por que não há resistência térmica da junção ao ambiente publicada?).
- Circuito de acionamento de portão
Além disso, todas as fontes que li sobre o assunto "recomendam" IGBTs para altas tensões (> 200V), mas elas realmente não entram em detalhes. Por isso, faço a pergunta novamente, talvez um pouco diferente: Por que eu não gostaria de usar um IGBT para - como exemplo - um motor CC sem escova de 48V?
Respostas:
Os IGBTs se tornam as partes de escolha quando você deseja alternar altas correntes em altas tensões. Sua vantagem é uma queda de tensão razoavelmente constante (V CE, sat ) versus a resistência do MOSFET (R DS, ativado ). Vamos conectar as propriedades características dos respectivos dispositivos responsáveis pelas perdas de energia estática em duas equações para obter uma melhor visão (estática significa que estamos falando de dispositivos que estão ligados o tempo todo, consideraremos mudar as perdas posteriormente).
Perda P , IGBT = I * V CE, sentado
Perda P , MOSFET = I 2 * R DS, em
Você pode ver que, com a corrente crescente, as perdas em um IGBT aumentam de maneira linear e as em um MOSFET aumentam com uma potência de dois. Em altas tensões (> = 500 V) e em altas correntes (talvez> 4 ... 6 A), os parâmetros comumente disponíveis para V CE, sat ou R DS, informam que um IGBT terá menores perdas de energia estática em comparação para um MOSFET.
Em seguida, é necessário considerar as velocidades de comutação: durante um evento de comutação, ou seja, durante a transição do estado desligado de um dispositivo para o estado ligado e vice-versa, há um breve período em que você tem uma voltagem relativamente alta no dispositivo ( V CE ou V DS ) e a corrente flui através do dispositivo. Como a energia é a tensão vezes a corrente, isso não é uma coisa boa e você deseja que esse tempo seja o mais curto possível. Por sua natureza, os MOSFETs alternam muito mais rapidamente em comparação aos IGBTs e terão perdas de comutação médias mais baixas. Ao calcular a dissipação de energia média causada pelas perdas de comutação, é importante observar a frequência de comutação de seu aplicativo em particular - ou seja: com que frequência você coloca seus dispositivos no período de tempo em que eles não estarão totalmente ligados (V CEou V DS quase zero) ou desligado (corrente quase zero).
Em suma, os números típicos são que ...
Os IGBTs serão melhores em
Essas são apenas algumas regras práticas e é definitivamente uma boa idéia usar as equações acima com os parâmetros reais de alguns dispositivos reais para obter uma sensação melhor.
Nota: Os conversores de frequência para motores geralmente têm frequências de comutação entre 4 ... 32 kHz, enquanto as fontes de alimentação comutadas são projetadas com frequências de comutação> 100 kHz. As frequências mais altas têm muitas vantagens em alternar fontes de alimentação (magnéticos menores, menores correntes de ondulação) e a principal razão pela qual elas são possíveis hoje é a disponibilidade de MOSFETs de energia muito melhorados a> 500 V. A razão pela qual os motoristas ainda usam 4 .. 0,8 kHz é porque esses circuitos normalmente precisam lidar com correntes mais altas e você projeta tudo em torno de IGBTs de comutação lenta.
E antes que eu esqueça: Acima de aproximadamente 1000 V, os MOSFETs simplesmente não estão disponíveis (quase, ou ... sem custo razoável; [edit:] SiC pode se tornar uma opção razoavelmente razoável em meados de 2013 ). Portanto, em circuitos que exigem a classe de dispositivos de 1200 V, você só precisa usar IGBTs, principalmente.
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