Ketika datang ke kontrol motor, saya mengerti bahwa kami memiliki pilihan untuk menggunakan MOSFET diskrit atau IGBT. Juga, ada beberapa produk di pasar di mana 6 IGBT ditempatkan dalam satu paket tunggal, seperti GB25XF120K . (Ini contoh lain, dari Infineon: FS75R06KE3 )
Namun, saya tidak tahu bagaimana membandingkan dan membedakan solusi ini dengan menggunakan 6 MOSFET diskrit, dalam hal:
- Beralih kecepatan
- Disipasi daya (statis; apa yang setara IGBT I 2 * R DS, aktif ?)
- Disipasi daya (switching)
- Pendinginan (Mengapa tidak ada resistensi termal junction-to-ambien yang diterbitkan?).
- Sirkuit drive gerbang
Juga, semua sumber yang saya baca pada subjek "merekomendasikan" IGBT untuk tegangan tinggi (> 200V) tetapi mereka tidak benar-benar masuk ke detail. Jadi saya mengajukan pertanyaan lagi, mungkin sedikit berbeda: Mengapa saya tidak ingin menggunakan IGBT untuk - sebagai contoh - motor DC brushless 48V?
Jawaban:
IGBT menjadi bagian pilihan ketika Anda ingin beralih arus tinggi pada tegangan tinggi. Keuntungan mereka adalah penurunan tegangan yang cukup konstan (V CE, sat ) vs on-resistance MOSFET (R DS, on ). Mari kita colokkan sifat karakteristik masing-masing perangkat yang bertanggung jawab atas kehilangan daya statis menjadi dua persamaan untuk mendapatkan tampilan yang lebih baik (statis berarti kita berbicara tentang perangkat yang dinyalakan setiap saat, kita akan mempertimbangkan untuk mengganti kerugian kemudian).
P loss, IGBT = I * V CE, sat
Kehilangan P , MOSFET = I 2 * R DS, aktif
Anda dapat melihat bahwa, dengan meningkatnya arus, kerugian dalam IGBT naik secara linear dan mereka yang naik MOSFET dengan kekuatan dua. Pada tegangan tinggi (> = 500 V) dan untuk arus tinggi (mungkin> 4 ... 6 A), parameter yang umum tersedia untuk V CE, sat atau R DS, memberi tahu Anda bahwa IGBT akan memiliki kehilangan daya statis yang lebih rendah dibandingkan ke MOSFET.
Kemudian, Anda perlu mempertimbangkan kecepatan switching: Selama acara switching, yaitu selama transisi dari keadaan tidak aktif perangkat ke keadaan aktif dan sebaliknya, ada waktu singkat di mana Anda memiliki tegangan yang cukup tinggi di seluruh perangkat ( V CE atau V DS ) dan ada arus yang mengalir melalui perangkat. Karena daya adalah tegangan kali arus, ini bukan hal yang baik dan Anda ingin waktu ini sesingkat mungkin. Secara alami, MOSFET beralih jauh lebih cepat dibandingkan dengan IGBT dan akan memiliki kerugian switching rata-rata yang lebih rendah. Saat menghitung disipasi daya rata-rata yang disebabkan oleh switching rugi, penting untuk melihat frekuensi switching aplikasi khusus Anda - yaitu: seberapa sering Anda meletakkan perangkat Anda melalui rentang waktu di mana mereka tidak akan sepenuhnya aktif (V CEatau V DS hampir nol) atau mati (saat ini hampir nol).
Semua dalam semua, angka-angka khas adalah bahwa ...
IGBT akan lebih baik
Ini hanyalah beberapa aturan praktis dan itu pasti ide yang baik untuk menggunakan persamaan di atas dengan parameter nyata beberapa perangkat yang sebenarnya untuk mendapatkan perasaan yang lebih baik.
Catatan: Konverter frekuensi untuk motor sering memiliki frekuensi switching antara 4 ... 32 kHz sementara catu daya switching dirancang dengan frekuensi swithing> 100 kHz. Frekuensi yang lebih tinggi memiliki banyak keuntungan dalam beralih pasokan listrik (magnet yang lebih kecil, arus riak yang lebih kecil) dan alasan utama mengapa mereka mungkin hari ini adalah ketersediaan MOSFET daya yang jauh lebih baik pada> 500 V. Alasan mengapa driver motor masih menggunakan 4 .. .8 kHz adalah karena rangkaian ini biasanya harus menangani arus yang lebih tinggi dan Anda mendesain seluruh hal di sekitar IGBT yang lambat.
Dan sebelum saya lupa: Di atas sekitar 1000 V, MOSFET sama sekali tidak tersedia (hampir, atau ... tanpa biaya yang masuk akal; [edit:] SiC mungkin menjadi pilihan yang agak masuk akal pada pertengahan 2013 ). Oleh karena itu, di sirkuit yang memerlukan perangkat kelas 1200 V, Anda hanya harus tetap menggunakan IGBT.
sumber