Perda Total do IGBT

P = Vce × Ic × D + Esw × f

Resposta rápida

Esta calculadora resolve P_total = V_ce(sat) × I_c × D + E_sw × f_sw para P. Com Tensão Coletor-Emissor 12 V, Corrente de Coletor 2 A, Ciclo de Trabalho 50 %, Energia de Comutação (Eon+Eoff) 100 mJ, Frequência de Comutação 100 kHz, o resultado é 10010.

Calculadora

Resultado
—

Fórmula

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

Descrição

A perda de potência total do IGBT consiste na perda de condução e na perda de comutação. Ao contrário dos MOSFETs, que têm um estado de condução resistivo (I²R), os IGBTs têm uma tensão de saturação quase constante Vce(sat) de 1-3 V, tornando a perda de condução proporcional a V × I em vez de I². A perda de comutação é caracterizada pela energia por evento de comutação (Eon + Eoff da folha de dados), multiplicada pela frequência de comutação. Os IGBTs são preferidos aos MOSFETs para tensões acima de 400-600 V e frequências abaixo de 20-50 kHz, onde a sua menor perda de condução compensa a sua maior perda de comutação.

Variáveis

  • V_ce — Tensão de saturação coletor-emissor (V)
  • I_c — Corrente de coletor (A)
  • D — Ciclo de trabalho (0 a 1)
  • E_sw — Energia de comutação total por ciclo, Eon + Eoff (J)
  • f — Frequência de comutação (Hz)

Notas Práticas

Vce(sat) aumenta com a temperatura (coeficiente de temperatura positivo), o que auxilia a operação em paralelo. A energia de comutação depende da tensão do barramento, da corrente, da resistência de porta e da temperatura — use as curvas da folha de dados nas suas condições de operação. Para modulação sinusoidal (acionamento de motores), a perda de condução média = Vce × Ic × (1/(2π) + D/(8)) e exige integração ao longo do ciclo fundamental.

Símbolos e unidades

Símbolo Significado Unidade predefinida Unidades aceitas
Vce Tensão Coletor-Emissor V pV, nV, µV, mV, V, kV
Ic Corrente de Coletor A pA, nA, µA, mA, A, kA
D Ciclo de Trabalho — —, %
Esw Energia de Comutação (Eon+Eoff) mJ µJ, mJ, J, kJ, Wh, kWh
f Frequência de Comutação kHz Hz, kHz, MHz, GHz

Passo a passo

  1. 1. Dados conhecidos: Tensão Coletor-Emissor 12 V, Corrente de Coletor 2 A, Ciclo de Trabalho 50 %, Energia de Comutação (Eon+Eoff) 100 mJ, Frequência de Comutação 100 kHz
  2. 2. A relação: P_total = V_ce(sat) × I_c × D + E_sw × f_sw
  3. 3. Substituir: Vce = 12 V, Ic = 2 A, D = 50 %, Esw = 100 mJ, f = 100 kHz
  4. 4. Resultado: P = 10010

Grandezas relacionadas com os mesmos dados

  • P = V × I = 24 W

Exemplos resolvidos

Faixa mínima

Dados: Tensão Coletor-Emissor 0.33 V, Corrente de Coletor 2 mA, Ciclo de Trabalho 2.5 %, Energia de Comutação (Eon+Eoff) 100 µJ, Frequência de Comutação 100 Hz

Resultado: P = 0.01002

Faixa baixa

Dados: Tensão Coletor-Emissor 3.3 V, Corrente de Coletor 20 mA, Ciclo de Trabalho 25 %, Energia de Comutação (Eon+Eoff) 1 mJ, Frequência de Comutação 1 kHz

Resultado: P = 1.017

Típico

Dados: Tensão Coletor-Emissor 12 V, Corrente de Coletor 2 A, Ciclo de Trabalho 50 %, Energia de Comutação (Eon+Eoff) 100 mJ, Frequência de Comutação 100 kHz

Resultado: P = 10010

Faixa alta

Dados: Tensão Coletor-Emissor 0.23 kV, Corrente de Coletor 100 A, Ciclo de Trabalho 0.8, Energia de Comutação (Eon+Eoff) 1 J, Frequência de Comutação 0.5 MHz

Resultado: P = 518400

Faixa máxima

Dados: Tensão Coletor-Emissor 2.3 kV, Corrente de Coletor 1 kA, Ciclo de Trabalho 8, Energia de Comutação (Eon+Eoff) 10 J, Frequência de Comutação 5 MHz

Resultado: P = 6.84 × 10⁷

Como P varia com Tensão Coletor-Emissor

Tensão Coletor-Emissor (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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Perguntas frequentes

Como se calcula Perda Total do IGBT?

Use P_total = V_ce(sat) × I_c × D + E_sw × f_sw. Com Tensão Coletor-Emissor 12 V, Corrente de Coletor 2 A, Ciclo de Trabalho 50 %, Energia de Comutação (Eon+Eoff) 100 mJ, Frequência de Comutação 100 kHz, P dá 10010.

Qual é a fórmula de Perda Total do IGBT?

A fórmula é P_total = V_ce(sat) × I_c × D + E_sw × f_sw. A perda de potência total do IGBT consiste na perda de condução e na perda de comutação.

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