IGBTデータシートの理解と解釈の助けが必要

モーター制御に関しては、ディスクリートMOSFETまたはIGBTを使用するオプションがあることを理解しています。また、GB25XF120Kのように、6つのIGBTが1つの単一パッケージに配置されている製品が市場に出ています。（インフィニオンの別のサンプル部品は次のとおりです：FS75R06KE3）

ただし、このソリューションを6つのディスクリートMOSFETの使用と比較および対比する方法がわかりません。

• スイッチング速度
• 電力損失（静的; IGBTの等価I ²  * R _DSとは何ですか？）
• 消費電力（スイッチング）
• 冷却（なぜ接合部から周囲への熱抵抗が公表されていないのですか？）
• ゲート駆動回路

また、私がこの主題で読んだすべてのソースは、高電圧（> 200V）のIGBTを「推奨」しますが、詳細には入りません。それで、もう一度質問をします。おそらく少し違うかもしれません：なぜ48VブラシレスDCモーターにIGBTを使用したくないのですか？

BLDCモーターを備えた48 V設計では、MOSFETを使用します。その理由は、低電圧である（<200 V）MOSFETはで利用可能な極めて低いオン抵抗：R _DS、上の <10  Vのために_DS  = 100 Vあなたは少なくとも3つの異なるメーカーから得ることができるものです5 x 6 mm ² SuperSO8パッケージ。また、MOSFETのスイッチング速度が非常に速いという利点も得られます。$m\Omega$

高電圧で大電流をスイッチングしたい場合、IGBTは最適な部品になります。それらの利点は、MOSFETのオン抵抗（R _DS、on）に対してかなり一定の電圧降下（V _CE、sat）です。見栄えをよくするために、静的電力損失の原因となるそれぞれのデバイスの特性特性を2つの方程式に代入してみましょう（静的とは、常にオンになっているデバイスのことであり、後でスイッチング損失を検討します）。

P _{損失、IGBT}  = I * V _CE、飽和

P _{損失、MOSFET}  = I ²  * R _DS、オン

電流の増加に伴い、IGBTの損失は直線的に増加し、MOSFETの損失は2のべき乗で増加することがわかります。高電圧（> = 500 V）および高電流（多分> 4 ... 6 A）では、V _CE、satまたはR _DSの一般的に利用可能なパラメーターは、IGBTの静的電力損失がMOSFETに。

次に、スイッチング速度を考慮する必要があります。スイッチングイベント中、つまり、デバイスのオフ状態からオン状態への移行中、またはその逆の場合、デバイス全体にかなり高い電圧がかかる短時間があります（ V _CEまたはV _DS）であり、デバイスに電流が流れている。電力は電圧と電流の積であるため、これは良いことではなく、この時間をできるだけ短くする必要があります。その性質上、MOSFETはIGBTに比べてはるかに速くスイッチングし、平均スイッチング損失が低くなります。スイッチング損失によって引き起こされる平均電力損失を計算するときは、特定のアプリケーションのスイッチング周波数を確認することが重要です。つまり、デバイスが完全にオンにならない時間スパンにデバイスを置く頻度（V _CEまたはV _DSがほぼゼロ）またはオフ（電流がほぼゼロ）。

全体として、典型的な数値は...

IGBTは

• 約10 kHz未満のスイッチング周波数
• 500 ... 800 Vを超える電圧
• 5 ... 10 Aを超える平均電流

これらは単なる経験則であり、実際のデバイスの実際のパラメータを使用して上記の式を使用することは、より良い感覚を得るために間違いなく良い考えです。

注：スイッチング電源は100 kHzを超えるスイッチング周波数で設計されていますが、モーター用の周波数コンバーターは多くの場合4 ... 32 kHzのスイッチング周波数を持っています。周波数が高いほどスイッチング電源に多くの利点があり（磁気が小さく、リップル電流が小さい）、今日それらが可能になる主な理由は、500 Vを超える大幅に改善されたパワーMOSFETが利用できることです。モータードライバーがまだ4.を使用している理由.8 kHzは、これらの回路は通常、より高い電流を処理する必要があるため、スイッチングの遅いIGBTを中心に全体を設計するためです。

そして、私が忘れる前に：約1000 Vを超えると、MOSFETは単純に利用できなくなります（ほとんど、または...妥当な費用なしで; [編集：] SiCは2013年半ば以降、やや妥当なオプションになる可能性があります）。したがって、1200 Vクラスのデバイスを必要とする回路では、ほとんどの場合IGBTを使用する必要があります。