Necesita ayuda para comprender e interpretar las hojas de datos de IGBT

Para un diseño de 48 V con un motor BLDC, querrá usar MOSFET. La razón es que los MOSFET de bajo voltaje (< 200 V) están disponibles con una resistencia de encendido extremadamente baja: R _{DS, on} < 10 $m\Omega$para V _DS  = 100 V es algo que puede obtener de al menos tres fabricantes diferentes en un paquete SuperSO8 de 5 x 6 mm ^{2 .} Y obtiene el beneficio adicional de la capacidad de los MOSFET para cambiar muy rápido.

Los IGBT se convierten en las piezas de elección cuando desea cambiar corrientes altas a voltajes altos. Su ventaja es una caída de voltaje bastante constante (V _{CE, sat} ) frente a la resistencia de encendido de un MOSFET (R _{DS, on} ). Conectemos las propiedades características de los dispositivos respectivos responsables de las pérdidas de energía estática en dos ecuaciones para verlo mejor (estático significa que estamos hablando de dispositivos que están encendidos todo el tiempo, consideraremos las pérdidas de conmutación 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 voltajes altos (>= 500 V) y para corrientes altas (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 con a un MOSFET.

Luego, debe considerar las velocidades de conmutación: durante un evento de conmutación, es decir, durante la transición del estado desactivado de un dispositivo a su estado activado y viceversa, hay un breve período de tiempo en el que tiene un voltaje bastante alto en el dispositivo ( V _CE o V _DS ) y fluye corriente a través del dispositivo. Dado que la potencia es el voltaje por la corriente, esto no es bueno y desea que este tiempo sea lo más breve posible. Por su naturaleza, los MOSFET conmutan mucho más rápido en comparación con los IGBT y tendrán pérdidas de conmutación promedio más bajas. Al calcular la disipación de energía 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 lapso de tiempo en el que no estarán completamente encendidos (V _CEo V _DS casi cero) o apagado (corriente casi cero).

Con todo, los números típicos son que...

Los IGBT serán mejores en

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

Estas son simplemente 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 idea.

Una nota: Los convertidores de frecuencia para motores suelen tener 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 la conmutación de fuentes de alimentación (magnetismo más pequeño, 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 que 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 bastante 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 tiene que ceñirse a los IGBT, en su mayoría.