PFC Circuit
Diferencias entre los IGBT y los MOSFET en el controlador de motor BLDC
Las diferencias entre los MOSFET (transistores de efecto de campo de semiconductor de óxido metálico) y los IGBT (transistores bipolares de puerta aislada) en el contexto de los controladores de motores BLDC (CC sin escobillas) son significativas y afectan su rendimiento, su idoneidad para la aplicación y su eficiencia general.
Diferencias clave
1. Tensión y corriente de funcionamiento
Los MOSFET se utilizan normalmente para aplicaciones de menor tensión, con una potencia máxima de alrededor de 600 V. Se destacan en aplicaciones que requieren altas frecuencias de conmutación y son adecuados para rangos de potencia bajos a medios.
Los IGBT, por otro lado, pueden manejar tensiones mucho más altas, que a menudo superan los 1200 V y alcanzan hasta 1700 V o más. Son ideales para aplicaciones de alta potencia, lo que los hace adecuados para unidades industriales y vehículos eléctricos.
2. Frecuencia de conmutación
Los MOSFET pueden funcionar de manera eficiente a altas frecuencias de conmutación (hasta varios cientos de kHz), lo que resulta ventajoso para aplicaciones como fuentes de alimentación de modo conmutado y control de motores de alta velocidad.
Los IGBT generalmente se limitan a frecuencias de conmutación más bajas (normalmente por debajo de los 20 kHz) debido a las mayores pérdidas de conmutación. Esto los hace menos adecuados para aplicaciones que requieren una conmutación rápida.
3. Pérdidas de conducción
Los MOSFET presentan menores pérdidas de conducción a voltajes más bajos, pero a medida que el voltaje aumenta, sus pérdidas de conducción pueden volverse significativas debido a valores más altos de R_DS(on).
Los IGBT tienen una caída de voltaje de conducción más baja a corrientes altas, lo que los hace más eficientes en aplicaciones de alta potencia donde las pérdidas de conducción son críticas.
4. Rendimiento térmico
Los MOSFET generalmente tienen un mejor rendimiento térmico a altas frecuencias debido a sus capacidades de conmutación más rápidas. Sin embargo, pueden sufrir una mayor generación de calor a voltajes más altos.
Los IGBT están diseñados para manejar altas cargas térmicas de manera efectiva y pueden operar en entornos con variaciones significativas de temperatura sin comprometer el rendimiento.
5. Requisitos de control
Los MOSFET requieren circuitos de control de compuerta más simples debido a su naturaleza impulsada por voltaje y alta impedancia de entrada.
Los IGBT, aunque también están impulsados por voltaje, pueden requerir circuitos de control de compuerta más complejos para administrar sus tiempos de apagado más lentos y mitigar problemas como la corriente de cola.
6. Aplicaciones
Los MOSFET son los preferidos en aplicaciones como convertidores CC-CC de bajo voltaje, sistemas de gestión de baterías y controladores de motores de baja potencia donde la alta frecuencia es esencial.
Los IGBT se utilizan comúnmente en aplicaciones como controladores de motores de vehículos eléctricos, controladores de motores industriales (enfriadores de aire por evaporación, bombas de agua, ventiladores industriales, compresores de aire acondicionado...) y sistemas de energía renovable (como inversores para paneles solares) donde es necesario el manejo de alto voltaje y corriente. Para el manejo de enfriadores de aire/ventiladores y bombas de agua industriales, los IGBT son la opción preferida, ya que pueden manejar voltajes y corrientes más altos y al mismo tiempo tienen un excelente desempeño en aplicaciones de alta potencia. Aunque los MOSFET se destacan en ciertas aplicaciones de baja potencia y alta frecuencia, los IGBT ofrecen un mejor rendimiento y confiabilidad para estos dispositivos industriales. Lumsyn Electronic ofrece controladores/controladores de motor FOC (control orientado al campo) de alto rendimiento para BLDC (CC sin escobillas) y PMSM (motor síncrono de imán permanente) que utilizan tecnología IGBT. La empresa se ha convertido en un fabricante líder de controladores de motores PMSM/BLDC en China, con productos que han ganado una buena reputación en los mercados de Europa, América, Medio Oriente, China, particularmente en aplicaciones como enfriadores de aire, ventiladores, bombas de agua...
Resumen
En resumen, la elección entre MOSFET e IGBT en los controladores de motores BLDC depende de los requisitos específicos de la aplicación:
Para aplicaciones de alta frecuencia y bajo voltaje con necesidades de potencia moderadas, los MOSFET son más adecuados.
Para aplicaciones de alto voltaje y alta potencia donde la eficiencia es crítica a frecuencias de conmutación más bajas, se prefieren los IGBT.
Entender estas diferencias ayuda a los ingenieros a seleccionar el dispositivo adecuado para las necesidades específicas de su aplicación, optimizando el rendimiento y la eficiencia en los sistemas de control de motores BLDC.