IGBT, o transistor bipolar de puerta aislada, es un tipo de dispositivo semiconductor utilizado para el control de salida de motores eléctricos de corriente alterna en vehículos eléctricos, locomotoras de ferrocarril y EMU (Electric Multiple Units). Aunque los transistores de unión bipolar (BJT) tradicionales tienen una baja resistencia en estado encendido, requieren una gran corriente de accionamiento. Por el contrario, los transistores de efecto de campo de semiconductor de óxido metálico (MOSFET) tienen una resistencia de estado activado alta, pero la ventaja de una corriente de accionamiento pequeña.
El IGBT combina las ventajas de ambos: no sólo tiene una corriente de conducción pequeña, sino también una baja resistencia en estado encendido.
El principio de funcionamiento del IGBT consiste en la formación de un canal conductor mediante la aplicación de una tensión de puerta positiva, lo que permite el flujo de corriente y posibilita las operaciones de conmutación. Además, el ajuste de la tensión de puerta controla la corriente, lo que lo hace eficientemente controlable para aplicaciones en electrónica de potencia.
● Posee una mayor capacidad de manejo de tensión y corriente junto con una impedancia de entrada extremadamente alta.
● Puede conmutar corrientes muy altas utilizando tensiones muy bajas.
● Es un dispositivo controlado por tensión, por lo que no hay corriente de entrada y las pérdidas de entrada son bajas.
● El circuito de accionamiento de la compuerta es sencillo y barato, lo que reduce los requisitos de accionamiento de la compuerta.
● Puede encenderse y apagarse fácilmente aplicando tensión.
● Tiene una resistencia de estado activado muy baja y exhibe una alta densidad de corriente (con un tamaño de chip más pequeño).
● Ofrece una mayor ganancia de potencia en comparación con el BJT y el MOSFET (mayor velocidad de conmutación que el BJT).
● Su naturaleza bipolar mejora la conductividad.
El IGBT tiene una amplia gama de aplicaciones, normalmente en sistemas electrónicos de potencia, como inversores, accionamientos de motores, fuentes de alimentación y convertidores de frecuencia. Se emplea mucho en vehículos eléctricos para accionamientos de motores y sistemas de gestión de baterías. Su alta densidad de potencia y capacidad de control permiten una conversión eficiente de la energía y una gestión inteligente de la energía en los vehículos eléctricos, impulsando los avances en la tecnología de los vehículos eléctricos. Además, el IGBT desempeña un papel crucial en diversos campos como el transporte, los sistemas de energías renovables y la automatización industrial.
El IGBT desempeña un papel crucial en los vehículos eléctricos y equipos relacionados, ya que es un componente tecnológico básico. El IGBT representa casi 10% del coste en vehículos eléctricos y aproximadamente 20% en estaciones de carga. Sus principales aplicaciones en el sector de los vehículos eléctricos se encuentran en las siguientes áreas:
Accionamiento del motor: El IGBT desempeña un papel importante en los sistemas de control eléctrico, ya que contribuye al ajuste preciso del motor controlando con exactitud su estado de encendido. Esto mejora la potencia y la eficiencia energética del vehículo. La alta densidad de potencia y la capacidad de control del IGBT lo convierten en la opción ideal para el control de motores, permitiendo una conducción más eficiente y flexible.
Sistema de gestión de la batería: El IGBT es un elemento clave en los sistemas de gestión de baterías. Las baterías son las unidades de almacenamiento de energía de los vehículos eléctricos, y la capacidad de control del IGBT y su alta impedancia de entrada lo convierten en un regulador ideal para los procesos de carga y descarga de baterías. Al controlar con precisión las operaciones de conmutación del IGBT, se consigue una carga rápida, una descarga eficaz, una limitación de la corriente, una protección contra la temperatura y una supervisión del estado de la batería, lo que garantiza la seguridad, prolonga la vida útil de la batería y mejora las prestaciones de seguridad.
Sistemas auxiliares: En los sistemas auxiliares, el IGBT controla los sistemas de refrigeración de la batería, los sistemas de frenado regenerativo y los sistemas de alimentación auxiliar para mejorar la eficiencia y fiabilidad del sistema del vehículo. En los sistemas de refrigeración de la batería, el IGBT se utiliza principalmente para supervisar y controlar en tiempo real la temperatura de la batería. Al obtener información sobre la temperatura a través de sensores, el IGBT puede ajustar el funcionamiento del sistema de refrigeración cuando sea necesario.
Sistema de frenos: Durante el frenado, la energía mecánica generada por el movimiento de las ruedas se convierte en energía eléctrica. Mediante el funcionamiento de inversores controlados por IGBT, esta energía eléctrica se transfiere a dispositivos de almacenamiento de energía, normalmente baterías. Este proceso almacena la energía generada durante el frenado, evitando su desperdicio. Posteriormente, esta energía almacenada puede utilizarse para proporcionar potencia adicional, aumentando la autonomía del vehículo eléctrico.
La placa de refrigeración líquida IGBT es un componente crucial diseñado para la disipación de calor, específicamente para manejar el calor generado en los dispositivos electrónicos de alta potencia, donde el IGBT a menudo sirve como el dispositivo semiconductor de potencia primaria.Esta placa de refrigeración líquida consiste típicamente en un sustrato metálico, tubos de refrigeración, y un medio de refrigeración. El principio de funcionamiento consiste en la circulación del medio refrigerante dentro de los tubos de refrigeración, absorbiendo y transportando el calor generado por el IGBT. La placa de refrigeración líquida proporciona un medio eficaz de disipación del calor, garantizando que el IGBT pueda mantener una temperatura de funcionamiento adecuada en condiciones de carga elevada y reduciendo las temperaturas del sistema, prolongando la vida útil del dispositivo para mejorar el rendimiento de los módulos de potencia.
Por lo tanto, Placas de refrigeración líquida IGBT se han convertido en la opción ideal para muchos. En campos como los vehículos eléctricos, la automatización industrial y la conversión de energía, la aplicación generalizada de las placas de refrigeración líquida IGBT promueve la utilización eficiente de la energía y contribuye a los objetivos de desarrollo sostenible. En el futuro, con la continua innovación tecnológica, las placas de refrigeración líquida IGBT seguirán desempeñando un papel fundamental en el campo de la disipación del calor de los dispositivos electrónicos, impulsando los avances en la tecnología de la electrónica de potencia.
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