Cần giúp đỡ để hiểu và giải thích các bảng dữ liệu IGBT

Khi nói đến điều khiển động cơ, tôi hiểu rằng chúng ta có tùy chọn sử dụng các MOSFET hoặc IGBT rời rạc. Ngoài ra, có một số sản phẩm trên thị trường nơi 6 IGBT được đặt trong một gói duy nhất, chẳng hạn như GB25XF120K . (Đây là một phần ví dụ khác, từ Infineon: FS75R06KE3 )

Tuy nhiên, tôi không biết làm thế nào để so sánh và đối chiếu giải pháp này với việc sử dụng 6 MOSFET rời rạc, theo:

• Chuyển đổi tốc độ
• Tản điện (tĩnh; IGBT tương đương I ²  * R _{DS, vào ngày} nào?)
• Tản điện (chuyển mạch)
• Làm mát (Tại sao không có bất kỳ điện trở nhiệt tiếp giáp nào được công bố?).
• Cổng ổ đĩa

Ngoài ra, tất cả các nguồn tôi đã đọc về chủ đề "khuyến nghị" IGBT cho điện áp cao (> 200V) nhưng chúng không thực sự đi sâu vào chi tiết. Vì vậy, tôi hỏi lại câu hỏi, có lẽ hơi khác một chút: Tại sao tôi không muốn sử dụng IGBT cho - như một ví dụ - động cơ DC không chổi than 48V?

$m\Omega$

IGBT trở thành bộ phận được lựa chọn khi bạn muốn chuyển đổi dòng điện cao ở điện áp cao. Ưu điểm của chúng là giảm điện áp khá không đổi (V _{CE, sat} ) so với điện trở trên của MOSFET (R _{DS, bật} ). Chúng ta hãy cắm các thuộc tính đặc trưng của các thiết bị tương ứng chịu trách nhiệm về tổn thất năng lượng tĩnh vào hai phương trình để có cái nhìn rõ hơn (phương tiện tĩnh chúng ta đang nói về các thiết bị được bật mọi lúc, chúng ta sẽ xem xét chuyển đổi tổn thất sau).

_Mất P _{, IGBT}  = I * V _{CE, sat}

_Mất P _{, MOSFET}  = I ²  * R _{DS, bật}

Bạn có thể thấy rằng, với dòng điện tăng, tổn thất trong IGBT tăng theo cách tuyến tính và những tổn thất trong MOSFET tăng lên với sức mạnh là hai. Ở điện áp cao (> = 500 V) và đối với dòng điện cao (có thể> 4 ... 6 A), các thông số thường có cho V _{CE, sat} hoặc R _DS, cho bạn biết rằng IGBT sẽ có tổn thất điện năng thấp hơn so với đến một MOSFET.

Sau đó, bạn cần xem xét tốc độ chuyển đổi: Trong sự kiện chuyển mạch, tức là trong quá trình chuyển từ trạng thái tắt của thiết bị sang trạng thái bật và ngược lại, có một thời gian ngắn mà bạn có điện áp khá cao trên thiết bị ( V _CE hoặc V _DS ) và có dòng điện chạy qua thiết bị. Vì nguồn điện là thời gian điện áp, đây không phải là một điều tốt và bạn muốn thời gian này càng ngắn càng tốt. Về bản chất, MOSFE chuyển đổi nhanh hơn nhiều so với IGBT và sẽ có tổn thất chuyển đổi trung bình thấp hơn. Khi tính toán mức tiêu thụ năng lượng trung bình do mất công tắc, điều quan trọng là phải xem xét tần số chuyển đổi của ứng dụng cụ thể của bạn - đó là: tần suất bạn đặt thiết bị của mình trong khoảng thời gian mà chúng sẽ không bật hoàn toàn (V _CEhoặc V _DS gần như bằng 0) hoặc tắt (hiện tại gần như bằng không).

Nói chung, những con số điển hình là ...

IGBT sẽ tốt hơn

• chuyển đổi tần số dưới 10 kHz
• điện áp trên 500 ... 800 V
• dòng điện trung bình trên 5 ... 10 A

Đây chỉ là một số quy tắc và chắc chắn nên sử dụng các phương trình trên với các tham số thực của một số thiết bị thực tế để có được cảm giác tốt hơn.

Lưu ý: Bộ biến tần cho động cơ thường có tần số chuyển đổi trong khoảng 4 ... 32 kHz trong khi bộ nguồn chuyển đổi được thiết kế với tần số dao động> 100 kHz. Tần số cao hơn có nhiều lợi thế trong việc chuyển đổi nguồn cung cấp năng lượng (từ tính nhỏ hơn, dòng điện gợn nhỏ hơn) và lý do chính tại sao ngày nay chúng có thể là sự sẵn có của MOSFE công suất được cải thiện nhiều ở mức> 500 V. Lý do tại sao trình điều khiển động cơ vẫn sử dụng 4 .. .8 kHz là do các mạch này thường phải xử lý dòng điện cao hơn và bạn thiết kế toàn bộ mọi thứ xung quanh các IGBT chuyển mạch khá chậm.

Và trước khi tôi quên: Trên 1000 V, MOSFET đơn giản là không có sẵn (gần như, hoặc ... không có chi phí hợp lý; [sửa:] SiC có thể trở thành một lựa chọn hợp lý vào giữa năm 2013 ). Do đó, trong các mạch yêu cầu loại thiết bị 1200 V, bạn chỉ cần gắn bó với IGBT.