PFC Circuit
As aplicações e diferenças entre IGBTs e MOSFETs em drivers de motor BLDC
As diferenças entre MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) e IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) no contexto de drivers de motor BLDC (Brushless DC) são significativas, impactando seu desempenho, adequação de aplicação e eficiência geral.
Principais diferenças
1. Tensão e corrente de operação
Os MOSFETs são normalmente usados para aplicações de baixa tensão, com uma classificação máxima em torno de 600 V. Eles se destacam em aplicações que exigem altas frequências de comutação e são adequados para faixas de baixa a média potência.
Os IGBTs, por outro lado, podem lidar com tensões muito mais altas, geralmente excedendo 1200 V e chegando a 1700 V ou mais. Eles são ideais para aplicações de alta potência, tornando-os adequados para acionamentos industriais e veículos elétricos.
2. Frequência de comutação
Os MOSFETs podem operar eficientemente em altas frequências de comutação (até várias centenas de kHz), o que é vantajoso para aplicações como fontes de alimentação de modo de comutação e controle de motor de alta velocidade.
Os IGBTs são geralmente limitados a frequências de comutação mais baixas (normalmente abaixo de 20 kHz) devido a maiores perdas de comutação. Isso os torna menos adequados para aplicações que exigem comutação rápida.
3. Perdas de condução
MOSFETs apresentam perdas de condução mais baixas em tensões mais baixas, mas conforme a tensão aumenta, suas perdas de condução podem se tornar significativas devido a valores maiores de R_DS(on).
IGBTs têm uma queda de tensão de condução menor em altas correntes, tornando-os mais eficientes em aplicações de alta potência onde as perdas de condução são críticas.
4. Desempenho térmico
MOSFETs geralmente têm melhor desempenho térmico em altas frequências devido às suas capacidades de comutação mais rápidas. No entanto, eles podem sofrer com o aumento da geração de calor em tensões mais altas.
IGBTs são projetados para lidar com altas cargas térmicas de forma eficaz e podem operar em ambientes com variações significativas de temperatura sem comprometer o desempenho.
5. Requisitos de acionamento
MOSFETs requerem circuitos de acionamento de gate mais simples devido à sua natureza acionada por tensão e alta impedância de entrada.
IGBTs, embora também acionados por tensão, podem exigir circuitos de acionamento de gate mais complexos para gerenciar seus tempos de desligamento mais lentos e mitigar problemas como corrente de cauda.
6. Aplicações
MOSFETs são preferidos em aplicações como conversores CC-CC de baixa tensão, sistemas de gerenciamento de bateria e acionamentos de motor de baixa potência onde a alta frequência é essencial.
IGBTs são comumente usados em aplicações como acionamentos de motor de veículo elétrico, controladores de motor industrial (resfriador de ar evaporativo, bomba de água, ventilador industrial, compressor de ar condicionado...) e sistemas de energia renovável (como inversores para painéis solares) onde o manuseio de alta tensão e corrente é necessário. Para acionar resfriadores de ar/ventiladores e bombas de água industriais, IGBTs são a opção preferida, pois podem lidar com tensões e correntes mais altas enquanto apresentam excelente desempenho em aplicações de alta potência. Embora os MOSFETs se destaquem em certas aplicações de baixa potência e alta frequência, os IGBTs oferecem melhor desempenho e confiabilidade para esses dispositivos industriais. A Lumsyn Electronic fornece drivers/controladores de motor FOC (Field-Oriented Control) de alto desempenho para BLDC (Brushless DC) e PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor) que utilizam tecnologia IGBT. A empresa se tornou uma fabricante líder de drivers de motores PMSM/BLDC na China, com produtos que ganharam boa reputação nos mercados da Europa, América, Oriente Médio e China, particularmente em aplicações como resfriadores de ar, ventiladores, bombas de água...
Resumo
Em resumo, a escolha entre MOSFETs e IGBTs em drivers de motor BLDC depende dos requisitos específicos da aplicação:
Para aplicações de alta frequência e baixa tensão com necessidades moderadas de energia, os MOSFETs são mais adequados.
Para aplicações de alta tensão e alta potência onde a eficiência é crítica em frequências de comutação mais baixas, os IGBTs são preferidos.
A compreensão dessas diferenças ajuda os engenheiros a selecionar o dispositivo apropriado para suas necessidades específicas de aplicação, otimizando o desempenho e a eficiência em sistemas de controle de motor BLDC.