IGBT veri sayfalarını anlama ve yorumlama konusunda yardıma mı ihtiyacınız var

Motor kontrolü söz konusu olduğunda, ayrık MOSFET'leri veya IGBT'leri kullanma seçeneğimizin olduğunu anlıyorum. Ayrıca, piyasada 6 IGBT'nin tek bir pakete yerleştirildiği bazı ürünler var, örneğin IGBT'nin GB25XF120K . (İşte Infineon'dan başka bir örnek bölüm: FS75R06KE3 )

Ancak, bu çözümü 6 ayrı MOSFET kullanarak karşılaştırmak ve karşılaştırmak bilmiyorum:

• Anahtarlama hızı
• Güç kaybı (statik; IGBT eşdeğeri I ^{2 nedir?}  * R _{DS, açık} mı?)
• Güç kaybı (anahtarlama)
• Soğutma (Niçin yayınlanmış bir ortam-çevre termal direnci yoktur?).
• Kapı tahrik devresi

Ayrıca, konuyla ilgili okuduğum tüm kaynaklar yüksek voltajlar (> 200V) için IGBT'leri "önerir" ancak ayrıntılara girmezler. Bu yüzden soruyu yine biraz farklı bir şekilde soruyorum: Neden 48GB fırçasız DC motor için bir IGBT'yi -örnek olarak- kullanmak istemeyeyim?

BLDC motorlu 48 V'luk bir tasarım için MOSFET'leri kullanmak istiyorsunuz. Bunun nedeni, düşük voltaj (<200 V) MOSFET'lerin son derece düşük bir dirençle kullanılabilmesidir: R _{DS, açık} <10 $m\Omega$V _DS  = 100 V için 5 x 6 mm ² SuperSO8 paketinde en az üç farklı üreticiden alabileceğiniz bir şeydir. Ve MOSFET'lerin gerçekten hızlı geçiş kabiliyetinden de faydalanırsınız.

IGBT'ler, yüksek akımlarda yüksek voltajlarda geçiş yapmak istediğinizde tercih edilen parçalar haline gelir. Avantajları, bir MOSFET'in açık direncine (R _{DS, açık} ) karşı oldukça sabit bir voltaj düşüşüdür (V _{CE, sat} ). Daha iyi bir görünüm elde etmek için ilgili cihazların statik güç kayıplarından sorumlu karakteristik özelliklerini iki denkleme bağlayalım (statik, sürekli açık olan cihazlardan bahsediyoruz, daha sonra kayıpları değiştirmeyi düşüneceğiz).

P _{kaybı, IGBT}  = I * V _{CE, oturdu}

P _{kaybı, MOSFET}  = I ²  * R _{DS, açık}

Artan akımla, IGBT'deki kayıpların doğrusal bir şekilde arttığını ve MOSFET'teki kayıpların iki güçle arttığını görebilirsiniz. Yüksek voltajlarda (> = 500 V) ve yüksek akımlarda (belki> 4 ... 6 A), V _{CE, sat} veya R _DS için yaygın olarak bulunan parametreler , bir IGBT'nin karşılaştırıldığında daha düşük statik güç kayıplarına sahip olacağını söyler bir MOSFET'e.

Ardından, anahtarlama hızlarını göz önünde bulundurmanız gerekir: Bir anahtarlama olayı sırasında, yani bir cihazın kapalı durumundan açık durumuna ve tam tersine geçiş sırasında, cihaz boyunca oldukça yüksek bir voltajınızın olduğu kısa bir süre vardır ( V _CE veya V _DS ) ve cihazdan akan akım var. Güç voltaj zamanları akımı olduğundan, bu iyi bir şey değildir ve bu sürenin mümkün olduğunca kısa olmasını istiyorsunuz. Doğası gereği, MOSFET'ler IGBT'lere göre çok daha hızlı geçiş yapar ve ortalama anahtarlama kayıpları daha düşük olacaktır. Anahtarlama kayıplarının neden olduğu ortalama güç kaybını hesaplarken, uygulamanızın anahtarlama frekansına bakmak önemlidir - yani: cihazlarınızı tam olarak açık olmayacakları zaman aralığına ne sıklıkta koyduğunuz (V _CEveya V_DS neredeyse sıfır) veya kapalı (akım neredeyse sıfır).

Sonuçta, tipik sayılar ...

IGBT'ler daha iyi olacak

• 10 kHz'in altındaki anahtarlama frekansları
• 500 ... 800 V'un üzerindeki voltajlar
• 5 ... 10 A üzerindeki ortalama akımlar

Bunlar sadece bazı temel kurallardır ve daha iyi bir his elde etmek için yukarıdaki denklemleri bazı gerçek cihazların gerçek parametreleriyle kullanmak kesinlikle iyi bir fikirdir.

Not: Motorlar için frekans dönüştürücüler genellikle 4 ... 32 kHz arasında anahtarlama frekanslarına sahiptir, anahtarlama güç kaynakları ise> 100 kHz'lik dönme frekanslarıyla tasarlanmıştır. Daha yüksek frekanslar, güç kaynaklarını (daha küçük manyetikler, daha küçük dalgalanma akımları) değiştirmede birçok avantaja sahiptir ve bugün mümkün olmalarının ana nedeni,> 500 V'da çok gelişmiş güç MOSFET'lerinin kullanılabilirliğidir. .8 kHz, bu devrelerin tipik olarak daha yüksek akımlarla başa çıkmak zorunda olması ve her şeyi oldukça yavaş anahtarlanan IGBT'ler etrafında tasarlamanızdır.

Ve unutmadan önce: Yaklaşık 1000 V'un üzerinde, MOSFET'ler sadece mevcut değildir (neredeyse ya da ... makul bir maliyet olmadan; [değiştir:] SiC, 2013 ortasından itibaren biraz makul bir seçenek olabilir ). Bu nedenle, 1200 V sınıfı cihaz gerektiren devrelerde, çoğunlukla IGBT'lere bağlı kalmanız gerekir.