【導讀】英飛淩TRENCHSTOP™ IGBT7係列單管具有兩種電壓等級（650V&1200V）和三個係列（T7
，S7，H7）。其中，H7係列單管針對光儲
、UPS
、EV charger、焊機等應用進行了專門的優化，並配備了全電流EC7 rapid二極管。憑借極低的開關損耗
、導通損耗和豐富的產品係列，H7單管正在成為光伏和儲能應用的新星。

產品特點

●  按照應用需求去定義產品，去掉短路能力從而獲得更低的開關損耗和導通損耗，如圖1所示。完美適配於不需要短路能力的光儲等應用。

●  1200V H7係列有四種封裝
，電流規格覆蓋40A-140A。其中140A的電流規格為市場首發，如圖2所示。而英飛淩上一代1200V 高速單管HIGHSPEED3 H3的最大電流規格僅為75A。

●  1200V H7全係列配置全電流規格的EC7 Rapid二極管
，適配整流工況。

●  更強的防潮和抗宇宙射線能力。

圖1  英飛淩不同1200V單管的開關損耗和導通損耗對比

產品係列

圖2 1200V H7單管產品係列

標注：TO247-4pin assymetric為開爾文引腳、柵極引腳變細的TO247-4封裝
，有助於避免連錫
、加強絕緣性能。

TRENCHSTOP™ IGBT7 H7與HIGHSPEED H3對比

1200V HIGHSPEED3 H3 IGBT針對高頻應用進行了優化
，具有很短的拖尾電流和很小的關斷損耗
；因為采用了TRENCHSTOP™技術，其導通損耗也很低。因此，H3單管廣泛應用於光伏、儲能、UPS等領域。而1200V H7單管更近一步，表現出更優越的性能。

下圖為IKW40N120H3和IKW40N120CH7的在相同條件下的雙脈衝測試結果：

●  測試電壓：600V

●  測試電流：20A

●  測試溫度：室溫25°C

●  柵極電阻：10Ω

圖3 H3開通波形 @600V，20A
，25°C

圖4 H7開通波形 @600V，20A
，25°C

圖5 H3關斷波形 @600V，20A
，25°C

圖6 H7關斷波形 @600V
，20A，25°

分析雙脈衝結果可見，H7係列單管具有更快的開關速度，而且其開通損耗比H3降低22.4%，關斷損耗降低了34.5%
，且具有更短的拖尾電流。另外
，規格書顯示，IKW40N120H7的Vce(sat)比IKW40N120CH3低25.9%。

由雙脈衝結果可知，1200V H7單管適用於光儲中的Boost
、T型三電平
、DCDC等高開關頻率拓撲。下麵以T型三電平為例，通過PLECS軟件和英飛淩官網提供的PLECS模型進行仿真：

圖7 仿真拓撲：T型三電平

工況：20kW
、10%過載、Vout=380V、PF=1、fsw=18kHz、風冷

在相同工況下，H7單管的導通損耗略低於H3，開關損耗降低接近一半
，較低的總損耗會使得散熱器的溫度降低。但H7芯片的麵積比H3小，導致的較大熱阻不利於結溫的降低，盡管如此，H7單管的結溫仍然比H3單管低13.8°C。也就是說，可以用H7單管代替之前設計中的同電流規格H3單管，並獲得更高的結溫裕量。

隨著1200V H7單管電流規格的增大，其芯片麵積增大
，熱阻降低
，帶來更好的性能。下麵使用75A規格的IKQ75N120CH7與100A規格的IKQ100N120CH7分別應用於30kW和40kW的T型三電平拓撲進行仿真。

工況：30kW、10%過載、380V輸出
、PF=1、fsw=18kHz、風冷

工況：40kW、10%過載、Vout=380V輸出、PF=1、fsw=16kHz

、風冷

可見，可以通過單顆大電流單管進行更高功率逆變器的設計，但是需要合理的散熱來解決單顆TO247PLUS封裝上高達80W的功耗。值得一提的是：對大電流的單管
，降低其Rth(c-h)將獲得更大的收益。因為大電流單管的Rth(c-h)占有更大比例。

1200V H7單管在光伏和儲能係統中的應用

1200V H7係列單管完美適用於T型三電平的豎管。通常情況下
，T型三電平的直流母線在700-850V之間
，豎管需要選用1200V耐壓的IGBT；逆變器開關頻率通常較高

，同時其工作原理決定了開關損耗占比較大，所以豎管需要具有低的開關損耗；光伏逆變器要求支持±0.8的功率因數
，儲能逆變器要求達到-1的功率因數，1200V H7係列單管配置的全電流規格EC7 Rapid二極管可以處理這種整流工況。為了增大IGBT出電流能力
，50A至140A的1200V H7單管提供TO247PLUS封裝，在裝載更大麵積芯片的同時提供了比TO247封裝具有更大的散熱焊盤。

圖8 TO247-3 VS TO247PLUS-3

當下，光伏逆變器降本壓力增大，越來越多的光伏逆變器企業開始嚐試100kW及以上逆變器的大電流單管並聯解決方案。目前，英飛淩1200V H7單管的100A
、120A

、140A規格是其豎管的最優解決方案。通過仿真和熱測試的評估發現，兩並聯或三並聯方案配合良好的散熱設計
，1200V H7係列單管可以輕鬆實現100kW+的逆變器。

值得一提的是

，對TO247PLUS-4封裝的單管，由於開爾文射極的存在，驅動回路電感減小
，開關速度增快

；同芯片技術

、同電流規格時
，其開關損耗比TO247PLUS-3降低20%。這對光伏逆變器廠家衝擊更高功率規格的逆變器提供巨大幫助。但增快的開關速度會增大IGBT的關斷電壓尖峰，需要注意功率回路雜感的優化。

總結 

► 英飛淩1200V TRENCHSTOP7™ IGBT7 H7係列單管具有多種電流規格、豐富的封裝形式
、極低的開關損耗
、導通損耗
，是光儲應用中的優選型號。

► 相較於英飛淩上一代1200V H3單管，H7單管具有更好的表現，同電流規格的單管可以實現更大功率的機型。

► 多顆大電流H7單管並聯可以實現100kW及以上逆變器。

► 大電流單管應用中降低Rth(c-h)會獲得更大收益。

作者：王藝軒

來源：英飛淩

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