【導讀】如今
，碳化矽 (SiC)和氮化镓 (GaN) 等寬禁帶半導體風頭正盛。但在此之前
，絕緣柵雙極晶體管 (IGBT)才是電力電子行業的主角。本文將介紹IGBT在哪些應用中仍能發揮所長，然後快速探討一下這些多用途器件的未來前景。

焊接機

許(xu)多(duo)現(xian)代(dai)化(hua)焊(han)接(jie)機(ji)使(shi)用(yong)逆(ni)變(bian)器(qi)，而(er)非(fei)焊(han)接(jie)變(bian)壓(ya)器(qi)，因(yin)為(wei)直(zhi)流(liu)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)焊(han)接(jie)工(gong)藝(yi)的(de)控(kong)製(zhi)精(jing)度(du)。更(geng)多(duo)優(you)勢(shi)還(hai)包(bao)括(kuo)直(zhi)流(liu)電(dian)流(liu)比(bi)交(jiao)流(liu)電(dian)流(liu)更(geng)安(an)全(quan)，並(bing)且(qie)采(cai)用(yong)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)焊(han)接(jie)機(ji)具(ju)有(you)更(geng)高(gao)的(de)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)，因(yin)此(ci)重(zhong)量(liang)更(geng)輕(qing)。

圖 1：焊接機框圖

焊接逆變器常用的開關拓撲結構包括全橋、半橋和雙管正激，而恒定電流是最常用的控製方案。全橋和半橋拓撲結構的 IGBT 開關頻率通常在 20 至 50 kHz 之間。

圖 2：IGBT用於焊接的全橋、半橋和雙管正激拓撲結構

電磁爐

dianciludeyuanlishi，tongguolicixianquanposhidianliuzaigaocidaolvcaizhideguoneixunhuan。ranhou，nibianqijiangdianliudaorutongxianquan，congerchanshengdiancichang。diancichangchuantouguodi，chanshengdianliu，shiguoshengwen。

圖 3：電磁爐框圖

對電磁爐的基本要求如下：

●   高頻開關

●   功率因子接近 1

●   寬負載範圍

基於諧振電路的拓撲結構是最常用的，原因是它們能支持高頻開關而不影響效率，最常見的是諧振半橋 (RHB) 轉換器和準諧振 (QR) 逆變器。RHB 的優點是它的負載工作範圍很大，並且能夠提供超高功率。而 QR 成本較低
，非常適合中低功率範圍（峰值功率不超過 2 kW）。

圖 4：RHB 和 QR 拓撲結構

電機驅動

半橋轉換器 (HB) 是電機驅動應用中一種常見的拓撲結構，頻率介於 2kHz 至 15kHz 之間。

圖 5：半橋拓撲結構顯示正輸出電流和負輸出電流

但是
，這種快速開關拓撲結構有一些局限性。其中包括：

●   隻有兩個輸出電壓電平

●   被動和主動器件受到應力

●   開關損耗高

●   柵極驅動難度加大

●   紋波電流升高

●   EMI 變高

●   電壓處理（無法與高電壓母線結合使用）

●   設備串聯增加了實施工作的複雜性

●   難以達到熱平衡

●   高濾波要求

新一代 IGBT 拓撲結構

對於不間斷電源 (UPS)和太陽能逆變器這樣的應用，需要設計出具有多個電壓電平的新拓撲結構來打破這些局限。常見結構包括單極性開關 I 型和 T xingzhuanhuanqi，tamennenggouzaijiaogaodemuxiandianyaxiagongzuo。ciwai
，shuchuzhuangtaizengduo
，zhenggelvboqidedianyahuixiangyingjianxiao，yincikeyishiyonggengxiaodezujian。youyukaiguansunhaogengdi，zhexietuopujiegoufeichangshiyongyugenggaodepinlv（16kHz 至 40kHz），並具有出色的效率表現（約 98%）。

圖 6：I 型和 T 型轉換器拓撲結構

IGBT 的未來將會如何發展
？

盡管 IGBT yijingwenshilehenchangyiduanshijian，bingqietarengshixuduogaodianyahedadianliuyingyongdelixiangzhixuan。raner，tamenbujinchuxianzaichangguishejizhong，ershiyuelaiyueduodibeiyongyuxindesheji。zheshiyinweizuijintuichudeqijianjuyouxinyingdejiegou
，tamentongguotishengdianliumiduhejiangdikaiguansunhao，jiangVcesat 降得更低（接近 1V）。要最大限度地發揮使用 IGBT 的優勢
，就必須了解應用要求並選擇正確的電路拓撲結構。

安森美 (onsemi)推出的1200 V 溝槽場截止 VII (FS7) IGBT，以出色的性能將導通損耗和開關損耗盡可能降低。

這款全新 1200 V 器件具有優秀的導通和開關性能。FGY75T120SWD是現有 1200 V IGBT 中開關性能最好的產品之一。FGY100T120RWD在 100 A 額定電流下的Vcesat低至 1.45 V，比上代器件改進了 0.4 V。這些新器件旨在提高快速開關應用的效率，主要用於能源基礎設施應用
，例如太陽能逆變器、不間斷電源 (UPS)、儲能和電動汽車充電電源轉換。這款全新 1200 V 溝槽場截止 VII (FS7) IGBT 可用來將輸入電壓提升至高壓（升壓級），和用於為高開關頻率能源基礎設施應用提供交流輸出的逆變器。FS7 器件的低開關損耗可實現更高的開關頻率，減小磁性組件的尺寸，提高功率密度並降低係統成本。在大功率能源基礎設施應用中，FS7 器件的正溫度係數易於實現並聯工作。

圖 7：1200 V 溝槽場截止 VII (FS7) IGBT

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