¿Convertidor reductor síncrono de alta corriente, MOSFET o IGBT?

Se supone que debo diseñar un convertidor reductor síncrono (para ser impulsado por señales de control de microcontrolador para fines de conmutación). El rango de voltaje de entrada es de 10V-15V, y el rango de voltaje de salida es de 4V-5V pero con una corriente alta, es decir, alrededor de 200 A (suponiendo que tenga una fuente de alimentación capaz de proporcionarme una corriente tan alta). Además, la eficiencia de este convertidor reductor no es un problema en mi caso (puede ser baja). Mientras que el propósito del diseño del convertidor reductor es enrutar la energía en ambas direcciones (de i/p a o/p (reductor) y de o/p a i/p (boost)).

He leído en línea que es mejor usar módulos de paquetes de transistores en lugar de transistores y diodos discretos. También pasé por MOSFET, BJT e IGBT.

Para manejar una corriente alta en la salida de mi convertidor reductor síncrono, necesito que el dispositivo de conmutación (MOSFET, BJT o IGBT) tenga esa clasificación de corriente. Ahora, lo que he encontrado hasta ahora es que los MOSFET (o módulos MOSFET/buck con MOSFET) con clasificaciones de corriente tan altas no están disponibles. Por ejemplo, lo que me llevó a buscar módulos IGBT, que están disponibles para clasificaciones de alta corriente. por ejemplo, este enlace proporciona una serie de diferentes módulos IGBT que están disponibles.

Ahora mi pregunta es, ¿estoy en lo correcto asumiendo el hecho de que no puedo encontrar tales módulos MOSFET con clasificaciones de alta corriente y tendré que buscar módulos IGBT? Si lo soy, ¿qué tipo de módulo IGBT sería adecuado para mí para diseñar un convertidor reductor síncrono? Mientras revisaba estos diferentes módulos, encontré que este tipo es el más apropiado, observando la disposición de los transistores dentro del módulo. Si tengo razón, ¿sería capaz de diseñar un convertidor reductor síncrono (capaz de ambas polaridades actuales) usando uno de estos módulos?

Y si me equivoco, ¿alguien puede recomendarme módulos MOSFET para convertidores reductores con clasificaciones de corriente tan altas, porque no pude encontrar uno?

Gracias.

¿Objetivo de costo? ¿Objetivo espacial? ¿Objetivo de rendimiento final? ¿Alguna refrigeración por aire forzado?
Por ahora, sin objetivo de costo y espacio, ya que estos factores no importan, aunque mientras revisaba los módulos IGBT, descubrí que son bastante caros, pero por ahora estoy encontrando las posibilidades de realizar mi tarea sin considerar el espacio y el costo . En lo que respecta al enfriamiento por aire forzado, realmente me gustaría poder omitirlo, pero supongo que no se podrá omitir y tendría que ser considerado en mi diseño teniendo en cuenta corrientes tan altas. Objetivo de rendimiento final = alrededor del 60 % al 70 %
Si su circuito tiene una eficiencia del 66 % y entrega 1 kW a la carga, entonces deberá disipar 0,5 kW. Eso requerirá algunos disipadores de calor sustanciales y/o refrigeración activa. Es probable que una mejor eficiencia lo lleve a una solución más económica.
¿Por qué necesita que el circuito funcione en verso, es decir, "capaz de ambas polaridades actuales", "enrutar la energía en ambas direcciones", etc.? ¿Puede ser claro al respecto? Además, ¿cuál es la(s) carga(s) y, si hay varias cargas, ha considerado diferentes tácticas?
Se supone que es un cargador de batería, que primero cargará la batería desde la red. y después de eso, el terminal de la red será reemplazado por una resistencia de disipación de energía que ayudará a drenar la batería. El propósito principal es monitorear el comportamiento de la batería durante la carga y descarga. La batería es LiIon-> aproximadamente 4,4 V, mientras que la corriente puede llegar a 200 A para una batería de 20 Ah, cargándose/descargando a 10 C, por ejemplo, durante el ciclo de carga, la carga es la batería y durante el ciclo de descarga, la batería es el suministro y la resistencia es la carga.

Respuestas (1)

Los IGBT tienen una caída de voltaje alta y no son adecuados para conmutación de bajo voltaje. Solo existen porque los MOSFET confiables de alto voltaje y alta corriente son difíciles de fabricar.

Debe usar MOSFET de alta corriente con una clasificación de 30 ~ 40 V. La corriente máxima a menudo está limitada por el paquete, pero se pueden conectar varios FET en paralelo para aumentar el manejo de la corriente. Por ejemplo, el IRFP7430PbF tiene una clasificación de 404A, pero el paquete está limitado a 195A. Rdson es de 1,3 miliohmios, por lo que dos en paralelo deberían caer 0,13 V a 200 A (= 13 W por FET). En comparación, un módulo IGBT podría caer 2 V o más, lo que resultaría en más de 400 vatios de calor para eliminar.

La ventaja de un módulo es menos cableado y una instalación más sencilla. Una desventaja es que es un brindis si muere un solo transistor. Además, un módulo IGBT puede ser mucho más costoso que unos pocos FET discretos.

De acuerdo. ¿Qué pasa si bajo mis especificaciones, digamos un convertidor reductor síncrono que da una salida de 5V, 40A? Y cargo mi batería con este dólar sincrónico como este . ¿Podré descargar mi batería usando la misma ruta y reemplazando una resistencia de alto vataje en el pin VIN del IR3553 IC en lugar de mi conexión de suministro de energía (que se usó para cargar la batería)? Quiero decir que es un convertidor reductor síncrono, por lo que se supone que funciona de forma bidireccional (para la corriente). Entonces, ¿este dispositivo podrá funcionar de esa manera?
algún comentario por favor?
¿Convertidor reductor síncrono de alta corriente, MOSFET o IGBT?
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