Necesita ayuda para comprender e interpretar las hojas de datos IGBT

Cuando se trata del control del motor, entiendo que tenemos la opción de usar MOSFET discretos o IGBT. Además, hay algunos productos en el mercado donde se colocan 6 IGBT en un solo paquete, como GB25XF120K . (Aquí hay otra parte de ejemplo, de Infineon: FS75R06KE3 )

Sin embargo, no sé cómo comparar y contrastar esta solución para usar 6 MOSFET discretos, en términos de:

• Velocidad de conmutación
• Disipación de energía (estática; ¿cuál es el equivalente IGBT I ²  * R _{DS, encendido} ?)
• Disipación de potencia (conmutación)
• Enfriamiento (¿Por qué no se publica ninguna resistencia térmica de unión al ambiente?).
• Circuito de accionamiento de puerta

Además, todas las fuentes que he leído sobre el tema "recomiendan" IGBT para altos voltajes (> 200V) pero realmente no entran en detalles. Así que hago la pregunta nuevamente, quizás un poco diferente: ¿por qué no querría usar un IGBT para, por ejemplo, un motor de CC sin escobillas de 48V?

$m\Omega$ paquete SuperSO8. Y obtiene el beneficio adicional de la capacidad de los MOSFET para cambiar realmente rápido.

Los IGBT se convierten en las partes elegidas cuando desea cambiar altas corrientes a altos voltajes. Su ventaja es una caída de voltaje bastante constante (V _{CE, sat} ) frente a la resistencia de encendido de un MOSFET (R _{DS, encendido} ). Conectemos las propiedades características de los dispositivos respectivos responsables de las pérdidas de energía estática en dos ecuaciones para obtener una mejor visión (estática significa que estamos hablando de dispositivos que están encendidos todo el tiempo, consideraremos cambiar las pérdidas más adelante).

P _{pérdida, IGBT}  = I * V _{CE, sat}

P _{pérdida, MOSFET}  = I ²  * R _{DS, en}

Puede ver que, con el aumento de la corriente, las pérdidas en un IGBT aumentan de forma lineal y las de un MOSFET aumentan con una potencia de dos. A altos voltajes (> = 500 V) y para altas corrientes (quizás> 4 ... 6 A), los parámetros comúnmente disponibles para V _{CE, sat} o R _{DS, le} indican que un IGBT tendrá pérdidas de energía estática más bajas en comparación a un MOSFET.

Luego, debe considerar las velocidades de conmutación: durante un evento de conmutación, es decir, durante la transición del estado apagado de un dispositivo a su estado encendido y viceversa, hay un breve momento en el que tiene un voltaje bastante alto en el dispositivo ( V _CE o V _DS ) y hay corriente que fluye a través del dispositivo. Dado que la potencia es voltaje por corriente, esto no es algo bueno y desea que este tiempo sea lo más corto posible. Por su naturaleza, los MOSFET cambian mucho más rápido en comparación con los IGBT y tendrán pérdidas de conmutación promedio más bajas. Al calcular la disipación de potencia promedio causada por las pérdidas de conmutación, es importante tener en cuenta la frecuencia de conmutación de su aplicación en particular, es decir: con qué frecuencia coloca sus dispositivos en el intervalo de tiempo donde ninguno de ellos estará completamente encendido (V _CEo V _DS casi cero) o apagado (actual casi cero).

En general, los números típicos son que ...

Los IGBT serán mejores en

• Cambio de frecuencias por debajo de unos 10 kHz
• tensiones superiores a 500 ... 800 V
• corrientes medias superiores a 5 ... 10 A

Estas son solo algunas reglas generales y definitivamente es una buena idea usar las ecuaciones anteriores con los parámetros reales de algunos dispositivos reales para tener una mejor sensación.

Una nota: los convertidores de frecuencia para motores a menudo tienen frecuencias de conmutación entre 4 ... 32 kHz, mientras que las fuentes de alimentación conmutadas están diseñadas con frecuencias de conmutación> 100 kHz. Las frecuencias más altas tienen muchas ventajas en el cambio de fuentes de alimentación (imanes más pequeños, corrientes de ondulación más pequeñas) y la razón principal por la que son posibles hoy en día es la disponibilidad de MOSFET de potencia mucho mejores a> 500 V. La razón por la cual los controladores de motor todavía usan 4 .. .8 kHz se debe a que estos circuitos generalmente tienen que manejar corrientes más altas y usted diseña todo alrededor de IGBT de conmutación lenta.

Y antes de que me olvide: por encima de aproximadamente 1000 V, los MOSFET simplemente no están disponibles (casi, o ... sin costo razonable; [editar:] SiC puede convertirse en una opción algo razonable a partir de mediados de 2013 ). Por lo tanto, en los circuitos que requieren la clase de dispositivos de 1200 V, solo debe seguir con los IGBT, principalmente.