Pérdida total del IGBT

P = Vce × Ic × D + Esw × f

Respuesta rápida

Esta calculadora resuelve P_total = V_ce(sat) × I_c × D + E_sw × f_sw para P. Con Tensión colector-emisor 12 V, Corriente de colector 2 A, Ciclo de trabajo 50 %, Energía de conmutación (Eon+Eoff) 100 mJ, Frecuencia de conmutación 100 kHz, el resultado es 10010.

Calculadora

Resultado
—

Fórmula

P_total = V_ce(sat) × I_c × D + E_sw × f_sw

Descripción

La pérdida de potencia total de un IGBT consta de la pérdida por conducción y la pérdida por conmutación. A diferencia de los MOSFET, que tienen un estado de conducción resistivo (I²R), los IGBT tienen una tensión de saturación Vce(sat) casi constante de 1-3 V, lo que hace que la pérdida por conducción sea proporcional a V × I en lugar de I². La pérdida por conmutación se caracteriza por la energía por evento de conmutación (Eon + Eoff de la hoja de datos), multiplicada por la frecuencia de conmutación. Los IGBT se prefieren sobre los MOSFET para tensiones superiores a 400-600 V y frecuencias inferiores a 20-50 kHz, donde su menor pérdida por conducción compensa su mayor pérdida por conmutación.

Variables

  • V_ce — Tensión de saturación colector-emisor (V)
  • I_c — Corriente de colector (A)
  • D — Ciclo de trabajo (0 a 1)
  • E_sw — Energía de conmutación total por ciclo, Eon + Eoff (J)
  • f — Frecuencia de conmutación (Hz)

Notas prácticas

Vce(sat) aumenta con la temperatura (coeficiente de temperatura positivo), lo que favorece el funcionamiento en paralelo. La energía de conmutación depende de la tensión del bus, la corriente, la resistencia de puerta y la temperatura — use las curvas de la hoja de datos en sus condiciones de operación. Para modulación sinusoidal (accionamientos de motores), la pérdida por conducción promedio = Vce × Ic × (1/(2π) + D/(8)) y requiere la integración sobre el ciclo fundamental.

Símbolos y unidades

Símbolo Significado Unidad por defecto Unidades aceptadas
Vce Tensión colector-emisor V pV, nV, µV, mV, V, kV
Ic Corriente de colector A pA, nA, µA, mA, A, kA
D Ciclo de trabajo — —, %
Esw Energía de conmutación (Eon+Eoff) mJ µJ, mJ, J, kJ, Wh, kWh
f Frecuencia de conmutación kHz Hz, kHz, MHz, GHz

Paso a paso

  1. 1. Datos conocidos: Tensión colector-emisor 12 V, Corriente de colector 2 A, Ciclo de trabajo 50 %, Energía de conmutación (Eon+Eoff) 100 mJ, Frecuencia de conmutación 100 kHz
  2. 2. La relación: P_total = V_ce(sat) × I_c × D + E_sw × f_sw
  3. 3. Sustituir: Vce = 12 V, Ic = 2 A, D = 50 %, Esw = 100 mJ, f = 100 kHz
  4. 4. Resultado: P = 10010

Magnitudes relacionadas con los mismos datos

  • P = V × I = 24 W

Ejemplos resueltos

Rango mínimo

Datos: Tensión colector-emisor 0.33 V, Corriente de colector 2 mA, Ciclo de trabajo 2.5 %, Energía de conmutación (Eon+Eoff) 100 µJ, Frecuencia de conmutación 100 Hz

Resultado: P = 0.01002

Rango bajo

Datos: Tensión colector-emisor 3.3 V, Corriente de colector 20 mA, Ciclo de trabajo 25 %, Energía de conmutación (Eon+Eoff) 1 mJ, Frecuencia de conmutación 1 kHz

Resultado: P = 1.017

Típico

Datos: Tensión colector-emisor 12 V, Corriente de colector 2 A, Ciclo de trabajo 50 %, Energía de conmutación (Eon+Eoff) 100 mJ, Frecuencia de conmutación 100 kHz

Resultado: P = 10010

Rango alto

Datos: Tensión colector-emisor 0.23 kV, Corriente de colector 100 A, Ciclo de trabajo 0.8, Energía de conmutación (Eon+Eoff) 1 J, Frecuencia de conmutación 0.5 MHz

Resultado: P = 518400

Rango máximo

Datos: Tensión colector-emisor 2.3 kV, Corriente de colector 1 kA, Ciclo de trabajo 8, Energía de conmutación (Eon+Eoff) 10 J, Frecuencia de conmutación 5 MHz

Resultado: P = 6.84 × 10⁷

Cómo varía P con Tensión colector-emisor

Tensión colector-emisor (entrada) P (resultado)
1.2 V 10000
3 V 10000
6 V 10010
9 V 10010
12 V 10010
18 V 10020
24 V 10020
48 V 10050
84 V 10080
120 V 10120

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Preguntas frecuentes

¿Cómo se calcula Pérdida total del IGBT?

Usa P_total = V_ce(sat) × I_c × D + E_sw × f_sw. Con Tensión colector-emisor 12 V, Corriente de colector 2 A, Ciclo de trabajo 50 %, Energía de conmutación (Eon+Eoff) 100 mJ, Frecuencia de conmutación 100 kHz, P resulta 10010.

¿Cuál es la fórmula de Pérdida total del IGBT?

La fórmula es P_total = V_ce(sat) × I_c × D + E_sw × f_sw. La pérdida de potencia total de un IGBT consta de la pérdida por conducción y la pérdida por conmutación.

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