H-bridge ic para alta tensión y/o corriente

Parece haber cierta confusión en cuanto a los requisitos de energía. Este dispositivo no necesita disipar la energía producida por una caída de 1kV a 50A; esa potencia es disipada por la carga. Este dispositivo funcionará en dos estados: bloqueo de 1 kV a miliamperios (o menos) de corriente de fuga y 50 A de corriente a miliohmios (o menos) de resistencia. Eso da como resultado niveles razonables de disipación de energía. No tiene que disipar 50kW de energía.

En los niveles de voltaje y corriente en los que está trabajando, debe investigar el uso de IGBT o transistores bipolares de puerta aislada. Un MOSFET tiene una región de conmutación necesariamente pequeña donde el campo eléctrico (el FE en MOSFET) puede funcionar; Los transistores bipolares tienen la ventaja de que la región de conmutación puede ser un gran plano o placa de silicio. Esto permite que los IGBT excedan las capacidades de los MOSFET en situaciones de voltaje y corriente extremadamente altos. Esta nota adjunta de IRF describe algunas de las decisiones que deben tomarse entre IGBT y MOSFET, resumidas de manera concisa en este gráfico:

A 1 kV, está en el límite superior de las capacidades de MOSFET y probablemente debería usar IGBT. Usted menciona que desea ir a 1 MHz "dependiendo de lo que sea factible": casi cualquier cosa puede ser factible con el presupuesto suficiente. Le sugiero que intente hacer que un IGBT funcione para usted.

Con respecto a los circuitos integrados y matrices de puente H, claro, hay muchos de estos. Sin embargo, están especificados para casos de uso típicos. Digikey afirma tener más de 3.000 arreglos FET . Desafortunadamente, la capacidad de Vdss más alta es de solo 300 V, mucho menos que su requisito de 1 kV.

Los IGBT también están más disponibles en arreglos. Digikey muestra algunas partes de IXYS y, de hecho, su página web muestra bastantes partes que cumplen con sus especificaciones: Eche un vistazo a su sitio web y siga los enlaces a Módulos IGBT -> Módulos IGBT de puente completo (su sitio web no es muy bueno en enlaces profundos). Aquí hay una hoja de datos de ejemplo . Tenga en cuenta que este no es un elemento típico de PCB de montaje en superficie; es un módulo de montaje en chasis de 120 mm por 60 mm. Estas cosas pueden apagar un poco de calor y pueden cambiar un poco de energía.

Estás en territorio exclusivo aquí; esto no es algo que encontrará en su Radio Shack local (no es que encuentre mucho allí de todos modos...). ¡Encontrar piezas con tiempos de subida y bajada similares es la menor de sus preocupaciones!

¡3 Kvatios! Considere qué tan caliente se calentará una bombilla de 300 vatios y multiplíquela por diez. 3000 watts es equivalente al elemento calefactor en su horno eléctrico.

Pero es cierto que gran parte de ese calor se vierte en el motor y no en el puente h. Además, ¿eso es 3kwatts en la parada del motor o el motor sin carga? Para que cualquier puente H sobreviva, debe diseñarse para manejar la carga de corriente de un motor parado que puede ser unas 5 veces mayor que la corriente sin carga. Por supuesto, los fusibles ayudan como protección, pero el arranque es una condición de bloqueo y debe proporcionar suficiente corriente bajo carga para que el motor se mueva. Los fusibles deben permitir que el motor arranque y es posible que no eliminen todo el estrés.

Luego mire los paquetes de circuitos integrados y generalmente notará que disipan alrededor de 1 vatio. Un paquete TO-220 con disipador de calor puede manejar alrededor de 50 vatios.

Para que un IC funcione y funcione bien, el circuito tendría que tener una eficiencia de aproximadamente .9997 o superior. Nunca va a suceder.

Con un BJT, lo mejor que hará en el modo de saturación es una caída de voltaje de aproximadamente 0.3v y ahí es donde se crea el calor en el transistor. Con Darlington, lo mejor que puede hacer es una caída de voltaje de aproximadamente 1,0 V, por lo que son aún peores con respecto al calor. Si conoce su voltaje de funcionamiento (digamos 36 V CC), puede calcular su corriente. 3000 vatios/36 voltios = 83 amperios.

Hay transistores que manejarán 36 voltios y 83 amperios, pero ¿cuánto calor producen con la caída de .3v? 0,3vx 83 = 24,9 vatios de calor.

Los MOSfet vienen con un número diferente. La resistencia ON y lo mejor que puede hacer es alrededor de 0,05 ohmios de resistencia. Además, los MOSfet se pueden conectar en paralelo, por lo que se pueden usar dos paquetes de 50 vatios si necesita manejar 100 vatios.

Los MOSfet funcionan mejor, pero todos crean algo de calor al administrarse como interruptores y todos tienen límites en cuanto a la cantidad de calor que tolerará su empaque antes de fallar. El silicio generalmente falla a unos 150 grados centígrados.

Si quieres poder, simplemente no puedes alejarte del calor y es el calor el que es destructivo.

Pero dudo que los MOSfets manejen sus requisitos de frecuencia.