As aplicações e diferenças entre IGBTs e MOSFETs em drivers de motor BLDC

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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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...