Hai bisogno di aiuto per comprendere e interpretare i fogli dati IGBT

Quando si tratta di controllo del motore, capisco che abbiamo la possibilità di utilizzare MOSFET o IGBT discreti. Inoltre, ci sono alcuni prodotti sul mercato in cui 6 IGBT sono collocati in un unico pacchetto, come GB25XF120K . (Ecco un'altra parte di esempio, da Infineon: FS75R06KE3 )

Tuttavia, non so come confrontare e confrontare questa soluzione con l'utilizzo di 6 MOSFET discreti, in termini di:

Velocità di commutazione
Dissipazione di potenza (statica; qual è l'equivalente IGBT I ² * R _{DS, acceso} ?)
Dissipazione di potenza (commutazione)
Raffreddamento (Perché non viene pubblicata alcuna resistenza termica tra giunzione e ambiente?).
Circuito di gate drive

Inoltre, tutte le fonti che ho letto sull'argomento "raccomandano" IGBT per alte tensioni (> 200 V) ma non entrano nei dettagli. Quindi pongo di nuovo la domanda, forse in modo un po 'diverso: perché non dovrei usare un IGBT per -come esempio- un motore DC brushless 48V?

— Qualcosa di meglio
fonte

Nel tuo collegamento Infineon guarda K / W, è una resistenza termica. Proprio in Kelvin (che ha esattamente le stesse dimensioni di Celsius). La dissipazione viene da P = Vce * I come in BJT.

@Rocket Surgeon: Sì, ma nessuno dei valori di resistenza termica è "*** - all'ambiente". È perché è sempre necessario un dissipatore di calore?

— Qualcosa di meglio, il

È possibile aggiungere la giunzione aritmetica al pacchetto e il pacchetto al dissipatore di calore. Il risultato sarà giunzione all'ambiente.

@Rocket Surgeon - [giunzione al pacchetto] + [pacchetto al dissipatore di calore]! = [Giunzione all'ambiente]. Le prime due resistenze termiche sono conduttive e basse (~ 1K / W), poiché l'ultimo scambio di calore avviene per convezione e tale resistenza termica è generalmente molto più elevata delle altre aggiunte insieme, spesso più di 10 volte più elevate per i piccoli dissipatori di calore .

— Stevenvh,

@stevenvh: immagino che dipenda dal tuo dissipatore di calore. Inoltre, mi hai battuto di 8 secondi.

— Kevin Vermeer

Per un design a 48 V con un motore BLDC, si desidera utilizzare MOSFET. Il motivo è che i MOSFET a bassa tensione (<200 V) sono disponibili con una resistenza di accensione estremamente bassa: R _{DS, su} <10 $m\Omega$

Gli IGBT diventano le parti preferite quando si desidera commutare correnti elevate a tensioni elevate. Il loro vantaggio è una caduta di tensione abbastanza costante (V _{CE, sat} ) rispetto alla resistenza ON di un MOSFET (R _{DS, on} ). Inseriamo le proprietà caratteristiche dei rispettivi dispositivi responsabili delle perdite di potenza statiche in due equazioni per ottenere un aspetto migliore (statico significa che stiamo parlando di dispositivi che sono sempre accesi, prenderemo in considerazione la commutazione delle perdite in seguito).

_Perdita P _{, IGBT} = I * V _{CE, sat}

P_{Perdita , MOSFET} = I ² * R _{DS, acceso}

Potete vedere che, con la corrente crescente, le perdite in un IGBT aumentano in modo lineare e quelle in un MOSFET aumentano con una potenza di due. Ad alte tensioni (> = 500 V) e per correnti elevate (forse> 4 ... 6 A), i parametri comunemente disponibili per V _{CE, sat} o R _DS, indicano che un IGBT avrà minori perdite di potenza statica rispetto a un MOSFET.

Quindi, devi considerare le velocità di commutazione: durante un evento di commutazione, cioè durante la transizione dallo stato spento di un dispositivo al suo stato acceso e viceversa, c'è un breve periodo in cui hai una tensione abbastanza alta attraverso il dispositivo ( V_CE o V _DS ) e c'è corrente che scorre attraverso il dispositivo. Dal momento che la potenza è la tensione per la corrente, questa non è una buona cosa e si desidera che questa volta sia il più breve possibile. Per loro natura, i MOSFET cambiano molto più velocemente rispetto agli IGBT e avranno perdite di commutazione medie inferiori. Quando si calcola la dissipazione di potenza media causata dalle perdite di commutazione, è importante esaminare la frequenza di commutazione della propria applicazione specifica, ovvero: quanto spesso si passano i dispositivi attraverso l'intervallo di tempo in cui non saranno completamente accesi (V _CEo V _DS quasi zero) o spento (corrente quasi zero).

Tutto sommato, i numeri tipici sono che ...

Gli IGBT saranno migliori a

frequenze di commutazione inferiori a circa 10 kHz
tensioni superiori a 500 ... 800 V
correnti medie superiori a 5 ... 10 A

Queste sono solo alcune regole empiriche ed è sicuramente una buona idea usare le equazioni di cui sopra con i parametri reali di alcuni dispositivi reali per avere una sensazione migliore.

Nota: i convertitori di frequenza per i motori hanno spesso frequenze di commutazione tra 4 ... 32 kHz mentre gli alimentatori di commutazione sono progettati con frequenze di commutazione> 100 kHz. Le frequenze più elevate hanno molti vantaggi nel cambiare alimentatori (magneti più piccoli, correnti di ripple più piccole) e il motivo principale per cui sono possibili oggi è la disponibilità di MOSFET di potenza molto migliorati a> 500 V. Il motivo per cui i conducenti di motori usano ancora 4 .. .8 kHz è perché questi circuiti in genere devono gestire correnti più elevate e si progetta il tutto attorno a IGBT a commutazione lenta.

E prima che mi dimentichi: sopra i 1000 V circa, i MOSFET non sono semplicemente disponibili (quasi o ... senza costi ragionevoli; [modifica:] Il SiC potrebbe diventare un'opzione piuttosto ragionevole a partire dalla metà del 2013 ). Pertanto, nei circuiti che richiedono dispositivi di classe 1200 V, è sufficiente attenersi agli IGBT, principalmente.

— zebonaut
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