Что можно уверенно сказать в отношении переключающих свойств IGBT приборов, имеющихся на рынке? Оказывается, что создать IGBT прибор «для всех времен и народов» принципиально невозможно — слишком много противоречий и взаимоисключающих факторов влияет на их характеристики. Поэтому частотный диапазон возможных применений IGBT приборов был поделен на несколько участков, для которых и бьши созданы «свои» приборы с оптимизированными параметрами. На взгляд автора, наиболее удачное деление провела фирма «International Rectifier», исключив ситуации, связанные как со слишком большим, так и со слишком маленьким количеством «скоростных» участков. В результате деления были определены всего лишь 4 класса, маркируемые соответствующими буквами в обозначении серийных приборов и рассчитанные на следующие диапазоны частот коммутации:
• W (warp speed) — 75…150 кГц;
• U (ultra speed) — 10…75 кГц;
• F (fast speed) — 3…10 кГц;
• S (standard speed) — 1…3 кГц.
Поэтому на вопрос о сравнении скоростей переключения IGBT и биполярных транзисторов теперь можно ответить следующее: IGBT транзисторы класса S уступают биполярным приборам по быстродействию, класс F сравнивается с ними, а классы U и W обладают более высокими показателями быстродействия. По данным табл. 2.1.6 хорошо видно, что с повышением быстродействия IGBT транзисторов одного типа уменьшаются динамические потери (показаны в виде энергии выключения), но уменьшается и возможная токовая нагрузка на прибор.
Таблица 2.1.6. Сравнение разных классов транзистора типа IRG4PC40
|
…………… Транзистор IGBT |
Класс |
Напряжение насыщения «коллекторэмиттер», В |
Максимальный ток коллектора, А |
Энергия ВЫ; ключения, мДж |
|
IRG4PC4QS |
standard speed |
1,32 |
31,0 |
6,5 |
|
IRG4PC40F |
fast speed |
1,50 |
27,0 |
1,81 |
|
IRG4PC40U |
ultra speed |
1,72 |
20,0 |
0,35 | |
|
IRG4PC40W |
warp speed |
2,05 |
20,0 |
0,23 | |
Некоторые другие ведущие фирмы-производители IGBT транзисторов предпочитают не делить частотный диапазон на классы, а просто указывают оптимальные частоты применения своей продукции. Встречаются и такие фирмы, которые вообще не указывают рабочих частот для IGBT приборов, а приводяттолько временные и энергетические характеристики, по которым можно опосредованно определить, в каком частотном диапазоне применять тот или иной транзистор. Это, конечно, неудобно для оперативной оценки, но вполне достаточно для правильного применения в схеме. Часто значительную полезную информацию могут дать фирменные информационные листы по применению (application notes). Все это говорит о том, что устоявшихся типовых подходов к классификации IGBT транзисторов пока не выработано, и начинающие разработчики порой теряются во всем этом многообразии фирм и их предложений — что лучше применять? Но разработчики, имеющие опыт разработки, знают, что продукция ведущих фирм по своим электрическим характеристикам имеет много перекрестных аналогов, поэтому на первый план в серийном производстве выходят вопросы надежности, долговечности, стоимости. На взгляд автора, при оценке динамических характеристик новой элементной базы имеет смысл — хотя бы для выработки собственных классификационных признаков — ориентироваться на рамки указанных четырех классов.
Источник: Семенов Б. Ю. Силовая электроника: профессиональные решения. — М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2011. — 416 c.: ил.