Потрібна допомога в розумінні та інтерпретації таблиць даних IGBT

Що стосується управління двигуном, я розумію, що ми маємо можливість використовувати дискретні MOSFET або IGBT. Також на ринку є деякі продукти, де 6 IGBT розміщені в одному пакеті, наприклад GB25XF120K . (Ось ще одна приклад частина, від Infineon: FS75R06KE3 )

Однак я не знаю, як порівняти та порівняти це рішення з використанням 6 дискретних MOSFET з точки зору:

• Швидкість перемикання
• Розсіювання потужності (статичне; що таке IGBT-еквівалент I ²  * R _{DS, увімкнено} ?)
• Розсіювання потужності (комутація)
• Охолодження (Чому не опубліковано жодного теплового опору між стиком і навколишнім середовищем?).
• Схема приводу воріт

Крім того, всі джерела, які я читав на цю тему, "рекомендують" IGBTs для високої напруги (> 200 В), але вони не дуже вникають у деталі. Тому я знову задаю питання, можливо, трохи інакше: чому б я не хотів використовувати IGBT для -до прикладу - безвітровий двигун постійного струму 48В?

Для конструкції з напругою 48 В з двигуном BLDC потрібно використовувати MOSFET. Причина полягає в тому, що MOSFET низької напруги (<200 В) доступні з надзвичайно низьким опором: R _{DS, на} <10 $m\Omega$для V _DS  = 100 В - це те, що ви можете отримати щонайменше від трьох різних виробників в 5 x 6 мм ² пакеті SuperSO8. І ви отримуєте додаткову перевагу від можливості MOSFET переключитися дуже швидко.

ІГБТ стають частиною вибору, коли потрібно перемикати високі струми при високій напрузі. Їх перевагою є досить постійний спад напруги (V _{CE, сб} ) проти опору MOSFET (R _{DS, увімкнено} ). Давайте підключимо характерні властивості відповідних пристроїв, що відповідають за статичні втрати потужності, у два рівняння, щоб мати кращий вигляд (статичний означає, що ми говоримо про пристрої, які увімкнено постійно; ми розглянемо переключення втрат пізніше).

P _{втрати, IGBT}  = I * V _{CE, сб}

P _{втрати, MOSFET}  = I ²  * R _{DS, вкл}

Ви можете бачити, що зі збільшенням струму втрати в IGBT збільшуються лінійним шляхом, а втрати в MOSFET зростають потужністю дві. При високих напругах (> = 500 В) і при великих струмах (можливо> 4 ... 6 А) загальнодоступні параметри для V _{CE, sat} або R _{DS, що} скаже вам, що IGBT матиме менші статичні втрати потужності порівняно на MOSFET.

Потім вам слід врахувати швидкості комутації: Під час події комутації, тобто під час переходу від вимкненого пристрою до його стану, і навпаки, є короткий час, коли у вас досить висока напруга на пристрої ( V _CE або V _DS ) і через пристрій протікає струм. Оскільки потужність є напругою в рази струмом, це не дуже добре, і ви хочете, щоб цей час був якомога коротшим. За своєю природою MOSFET перемикаються набагато швидше порівняно з IGBT і матимуть нижчі середні втрати при комутації. При обчисленні середнього розсіювання потужності, викликаного перемиканням втрат, важливо переглянути частоту комутації вашої програми - тобто: як часто ви ставите свої пристрої через проміжок часу, коли вони не будуть повністю включені (V _CEабо V _DS майже нуль) або вимкнено (струм майже дорівнює нулю).

Загалом, типовими числами є те, що ...

ІГБТ буде краще

• перемикання частот нижче приблизно 10 кГц
• напруги вище 500 ... 800 В
• середні струми вище 5 ... 10 А

Це лише декілька правил, і, безумовно, найкраще використовувати вищезазначені рівняння з реальними параметрами деяких фактичних пристроїв, щоб краще почуватись.

Примітка: Перетворювачі частоти для двигунів часто мають частоти комутації між 4 ... 32 кГц, тоді як джерела живлення комутації розроблені з частотою перемикання> 100 кГц. Більш високі частоти мають багато переваг при перемиканні джерел живлення (менша магнітика, менші пульсаційні струми), і головна причина, чому вони можливі сьогодні, - наявність значно поліпшених потужностей MOSFET при> 500 В. Причина, чому водії двигунів все ще використовують 4. .8 кГц тому, що ці схеми, як правило, повинні обробляти більш високі струми, і ви проектуєте все навколо досить повільних комутаційних ІГБТ.

І перш ніж я забуду: вище 1000 В, MOSFET просто недоступні (майже або ... без розумних витрат; [редагувати:] SiC може стати дещо розумним варіантом з середини 2013 року ). Тому в схемах, які потребують пристроїв класу 1200 В, вам просто доводиться дотримуватися IGBT, здебільшого.