La conducción de MOSFET de lado alto o IGBT (transistores bipolares de puerta aislada) en circuitos prácticos generalmente requiere técnicas especializadas para garantizar un funcionamiento y una eficiencia adecuados. Una forma práctica de controlar MOSFET o IGBT del lado alto es utilizar un circuito controlador de puerta aislado. Los interruptores del lado alto requieren un controlador de puerta que pueda proporcionar un voltaje de puerta superior al voltaje de fuente para encender y apagar completamente el transistor. Los controladores de puerta aislados utilizan transformadores o acoplamiento capacitivo para aislar la señal de control del lado de alto voltaje, garantizando seguridad y confiabilidad en el circuito.
Para controlar eficazmente un circuito MOSFET del lado alto, el controlador de compuerta debe poder generar un voltaje de compuerta a fuente mayor que el voltaje aplicado al drenaje del MOSFET. Por lo general, esto implica el uso de un circuito de arranque o un CI de controlador de compuerta de lado alto que puede generar un voltaje mayor que el voltaje de suministro aprovechando el acoplamiento capacitivo o una bomba de carga interna. El controlador de puerta garantiza que el MOSFET se encienda y apague completamente para controlar el flujo de corriente a través del circuito.
Conducir un transistor IGBT implica principios similares a los de un MOSFET de lado alto, pero requiere un controlador de puerta que pueda suministrar corrientes de puerta más altas debido a la mayor capacitancia de entrada y carga de puerta del IGBT. El controlador de puerta debe poder proporcionar suficiente voltaje y corriente para encender y apagar el IGBT rápidamente para controlar aplicaciones de alta potencia de manera efectiva. La selección adecuada de la resistencia de puerta y las consideraciones de diseño también son cruciales para minimizar las pérdidas de conmutación y garantizar un funcionamiento confiable.
En aplicaciones de alto voltaje, la elección entre MOSFET e IGBT depende de requisitos específicos como la velocidad de conmutación, la eficiencia y las capacidades de manejo de voltaje. Los MOSFET suelen ser los preferidos para aplicaciones de menor voltaje y mayor frecuencia debido a sus rápidas velocidades de conmutación y menores pérdidas de conducción. Sin embargo, para aplicaciones de alto voltaje (normalmente por encima de 600 V), los IGBT suelen ser los preferidos debido a su capacidad para manejar voltajes más altos y densidades de corriente más altas de manera más eficiente que los MOSFET.
Para controlar un MOSFET con un transistor, especialmente para aplicaciones de baja potencia, un enfoque común es utilizar un transistor de unión bipolar (BJT) como cambiador de nivel. El BJT puede amplificar la corriente de la señal de control (normalmente de un microcontrolador o circuito lógico) para controlar la puerta del MOSFET. Esta configuración permite una conmutación eficiente del MOSFET, asegurando que se encienda y apague completamente con un retraso mínimo.
Sí, en muchos casos se puede utilizar un controlador MOSFET para controlar un IGBT. Si bien los IGBT generalmente requieren voltajes y corrientes de accionamiento de compuerta más altos en comparación con los MOSFET, muchos controladores MOSFET están diseñados para cumplir con estos requisitos. Es esencial seleccionar un controlador MOSFET que pueda proporcionar niveles de voltaje y corrientes máximas adecuados para conmutar el IGBT de manera eficiente y segura, teniendo en cuenta las características de carga de la puerta del IGBT y los requisitos de velocidad de conmutación.
Los IGBT se prefieren a los MOSFET en ciertas aplicaciones debido a su capacidad para manejar altos voltajes de manera efectiva. Los IGBT combinan las ventajas de los MOSFET (alta impedancia de entrada y conmutación rápida) con las ventajas de los transistores bipolares (alta capacidad de corriente y bajo voltaje de saturación). Esto hace que los IGBT sean adecuados para aplicaciones que requieren conmutación de alto voltaje y alta corriente, como en electrónica de potencia, accionamientos de motores y sistemas de energía renovable. Su capacidad para manejar altas densidades de corriente y tensiones nominales los convierte en la opción preferida en muchas aplicaciones industriales y automotrices donde la robustez y la confiabilidad son fundamentales.