Нужна помощь в понимании и интерпретации таблиц IGBT

Когда дело доходит до управления двигателем, я понимаю, что у нас есть возможность использовать дискретные MOSFET или IGBT. Кроме того, на рынке есть некоторые продукты, в которых 6 IGBT размещены в одной упаковке, например, GB25XF120K . (Вот еще одна часть примера от Infineon: FS75R06KE3 )

Однако я не знаю, как сравнить и сопоставить это решение с использованием 6 дискретных МОП-транзисторов с точки зрения:

• Скорость переключения
• Рассеиваемая мощность (статическая; что такое IGBT-эквивалент I ²  * R _DS ?)
• Рассеиваемая мощность (переключение)
• Охлаждение (Почему не опубликовано какое-либо тепловое сопротивление перехода-окружающей среды?).
• Схема привода ворот

Кроме того, все источники, которые я читал на эту тему, «рекомендуют» IGBT для высоких напряжений (> 200 В), но они на самом деле не попадают в детали. Поэтому я снова задаю вопрос, возможно, немного по-другому: почему бы мне не использовать IGBT, например, для бесщеточного двигателя постоянного тока 48 В?

$m\Omega$

IGBT становятся предпочтительными частями, когда вы хотите переключать высокие токи при высоких напряжениях. Их преимущество - довольно постоянное падение напряжения (V _{CE, sat} ) по сравнению с сопротивлением MOSFET (R _{DS, on} ). Давайте разберем характерные свойства соответствующих устройств, отвечающих за статические потери мощности, в два уравнения, чтобы лучше рассмотреть (статический означает, что мы говорим об устройствах, которые постоянно включены, мы рассмотрим потери при переключении позже).

P _{потеря, IGBT}  = I * V _{CE, сб}

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

Вы можете видеть, что с ростом тока потери в IGBT возрастают линейным образом, а потери в MOSFET возрастают со степенью двойки. При высоких напряжениях (> = 500 В) и при больших токах (может быть> 4 ... 6 А) общедоступные параметры для V _{CE, sat} или R _{DS указывают на} то, что IGBT будет иметь более низкие статические потери мощности по сравнению с к МОП-транзистору.

Затем необходимо учитывать скорости переключения: во время события переключения, т. Е. Во время перехода из выключенного состояния устройства во включенное состояние и наоборот, существует короткое время, когда у вас достаточно высокое напряжение на устройстве ( V _CE или V _DS ), и через устройство протекает ток. Поскольку мощность равна напряжению, умноженному на ток, это не очень хорошая вещь, и вы хотите, чтобы это время было как можно короче. По своей природе MOSFET переключаются намного быстрее, чем IGBT, и их средние потери на переключение будут ниже. При расчете средней рассеиваемой мощности, вызванной потерями на переключение, важно учитывать частоту переключения вашего конкретного приложения, а именно: как часто вы проводите свои устройства через промежуток времени, когда они не будут полностью включены (V _CEили V _DS почти равен нулю) или выключен (ток почти равен нулю).

В общем, типичные цифры таковы ...

IGBT будет лучше в

• частоты переключения ниже примерно 10 кГц
• напряжения выше 500 ... 800 В
• средние токи выше 5 ... 10 А

Это всего лишь некоторые практические правила, и, безусловно, было бы неплохо использовать приведенные выше уравнения с реальными параметрами некоторых реальных устройств, чтобы получить лучшее представление.

Примечание. Преобразователи частоты для двигателей часто имеют частоты переключения между 4 ... 32 кГц, в то время как переключающие источники питания имеют частоты переключения> 100 кГц. Более высокие частоты имеют много преимуществ при переключении источников питания (меньшие магниты, меньшие пульсационные токи), и главная причина, почему они возможны сегодня, - это наличие значительно улучшенных МОП-транзисторов с напряжением> 500 В. Причина, по которой драйверы двигателей все еще используют 4 .. 0,8 кГц объясняется тем, что эти схемы обычно должны обрабатывать более высокие токи, и вы разрабатываете все вокруг довольно медленно переключающихся IGBT.

И прежде чем я забуду: MOSFET выше примерно 1000 В просто недоступны (почти или ... без разумной стоимости; [править:] SiC может стать несколько разумным вариантом с середины 2013 года ). Таким образом, в цепях, требующих устройства класса 1200 В, вам просто нужно придерживаться IGBT, в основном.