PFC Circuit
Les applications et les différences entre les IGBT et les MOSFET dans les pilotes de moteur BLDC
The differences between MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) and IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) in the context of BLDC (Brushless DC) motor drivers are significant, impacting their performance, application suitability, and overall efficiency.
Principales différences
1. Tension et courant de fonctionnement
Les MOSFET sont généralement utilisés pour les applications à basse tension, avec une valeur nominale maximale d'environ 600 V. Ils excellent dans les applications nécessitant des fréquences de commutation élevées et conviennent aux plages de puissance faible à moyenne.
Les IGBT, en revanche, peuvent gérer des tensions beaucoup plus élevées, dépassant souvent 1 200 V et atteignant jusqu'à 1 700 V ou plus. Ils sont idéaux pour les applications à haute puissance, ce qui les rend adaptés aux entraînements industriels et aux véhicules électriques.
2. Fréquence de commutation
Les MOSFET peuvent fonctionner efficacement à des fréquences de commutation élevées (jusqu'à plusieurs centaines de kHz), ce qui est avantageux pour les applications telles que les alimentations à découpage et le contrôle de moteurs à grande vitesse.
Les IGBT sont généralement limités à des fréquences de commutation inférieures (généralement inférieures à 20 kHz) en raison de pertes de commutation plus élevées. Cela les rend moins adaptés aux applications nécessitant une commutation rapide.
3. Pertes de conduction
Les MOSFET présentent des pertes de conduction plus faibles à des tensions plus faibles, mais à mesure que la tension augmente, leurs pertes de conduction peuvent devenir importantes en raison de valeurs R_DS(on) plus élevées.
Les IGBT ont une chute de tension de conduction plus faible à des courants élevés, ce qui les rend plus efficaces dans les applications à haute puissance où les pertes de conduction sont critiques.
4. Performances thermiques
Les MOSFET ont généralement de meilleures performances thermiques à haute fréquence en raison de leurs capacités de commutation plus rapides. Cependant, ils peuvent souffrir d'une génération de chaleur accrue à des tensions plus élevées.
Les IGBT sont conçus pour gérer efficacement des charges thermiques élevées et peuvent fonctionner dans des environnements avec des variations de température importantes sans compromettre les performances.
5. Exigences de commande
Les MOSFET nécessitent des circuits de commande de grille plus simples en raison de leur nature pilotée par tension et de leur impédance d'entrée élevée.
Les IGBT, bien qu'ils soient également pilotés par tension, peuvent nécessiter des circuits de commande de grille plus complexes pour gérer leurs temps de coupure plus lents et atténuer les problèmes tels que le courant de queue.
6. Applications
Les MOSFET sont privilégiés dans les applications telles que les convertisseurs CC-CC basse tension, les systèmes de gestion de batterie et les entraînements de moteurs à faible puissance où la haute fréquence est essentielle.
Les IGBT sont couramment utilisés dans des applications telles que les entraînements de moteurs de véhicules électriques, les contrôleurs de moteurs industriels (refroidisseur d'air par évaporation, pompe à eau, ventilateur industriel, compresseur de climatiseur...) et les systèmes d'énergie renouvelable (comme les onduleurs pour panneaux solaires) où la gestion de la haute tension et du courant est nécessaire. Pour piloter les refroidisseurs d'air/ventilateurs et les pompes à eau industrielles, les IGBT sont l'option préférée, car ils peuvent gérer des tensions et des courants plus élevés tout en fonctionnant parfaitement dans les applications à haute puissance. Bien que les MOSFET excellent dans certaines applications à faible puissance et à haute fréquence, les IGBT offrent de meilleures performances et une meilleure fiabilité pour ces appareils industriels. Lumsyn Electronic fournit des pilotes/contrôleurs de moteurs FOC (Field-Oriented Control) hautes performances pour BLDC (Brushless DC) et PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor) qui utilisent la technologie IGBT. La société est devenue un fabricant leader de pilotes de moteurs PMSM/BLDC en Chine, avec des produits qui ont acquis une bonne réputation sur les marchés d'Europe, d'Amérique, du Moyen-Orient, de Chine, notamment dans des applications telles que les refroidisseurs d'air, les ventilateurs, les pompes à eau...
Résumé
En résumé, le choix entre les MOSFET et les IGBT dans les pilotes de moteur BLDC dépend des exigences spécifiques de l'application :
Pour les applications à haute fréquence et basse tension avec des besoins en puissance modérés, les MOSFET sont plus adaptés.
Pour les applications à haute tension et haute puissance où l'efficacité est essentielle à des fréquences de commutation plus basses, les IGBT sont préférés.
La compréhension de ces différences aide les ingénieurs à sélectionner l'appareil approprié pour leurs besoins d'application spécifiques, optimisant ainsi les performances et l'efficacité des systèmes de contrôle de moteur BLDC.