【導讀】隨著向無碳社會的推進以及能源的短缺，全球對可再生能源寄予厚望
，對不斷提高能源利用效率並改進逆變器技術（節能的關鍵）提出了更高要求。而功率元器件和模擬IC在很大程度上決定了逆變器的節能性能和效率。通過在適合的應用中使用功率元器件和模擬IC，可以進一步提高逆變器的功率轉換效率，降低工業設備的功耗
，從而實現節能。本文將為您介紹在新型逆變器中應用日益廣泛的先進功率元器件和模擬IC的特性及特點。

隨著向無碳社會的推進以及能源的短缺，全球對可再生能源寄予厚望，對不斷提高能源利用效率並改進逆變器技術（節能的關鍵）提出了更高要求。而功率元器件和模擬IC在很大程度上決定了逆變器的節能性能和效率。通過在適合的應用中使用功率元器件和模擬IC，可ke以yi進jin一yi步bu提ti高gao逆ni變bian器qi的de功gong率lv轉zhuan換huan效xiao率lv，降jiang低di工gong業ye設she備bei的de功gong耗hao，從cong而er實shi現xian節jie能neng。本ben文wen將jiang為wei您nin介jie紹shao在zai新xin型xing逆ni變bian器qi中zhong應ying用yong日ri益yi廣guang泛fan的de先xian進jin功gong率lv元yuan器qi件jian和he模mo擬niIC的特性及特點。

什麼是具有節能效果的逆變器
？

逆變器是用來將直流電（DC）轉換為交流電（AC）並有效地提供所需電力的設備。使用效率高的逆變器
，可以更大程度地提高設施和設備的性能並降低能耗。

提到逆變器
，很多人通常可能會認為它是在FA應用中用來控製電機的技術
，或者用來使電泵、風門
、風扇、鼓風機、空(kong)調(tiao)等(deng)平(ping)穩(wen)運(yun)行(xing)的(de)技(ji)術(shu)。其(qi)實(shi)，有(you)效(xiao)地(di)轉(zhuan)換(huan)電(dian)能(neng)也(ye)是(shi)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)一(yi)個(ge)主(zhu)要(yao)用(yong)途(tu)，是(shi)使(shi)工(gong)業(ye)設(she)備(bei)更(geng)節(jie)能(neng)的(de)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)。特(te)別(bie)是(shi)在(zai)追(zhui)求(qiu)無(wu)碳(tan)社(she)會(hui)和(he)碳(tan)中(zhong)和(he)的(de)進(jin)程(cheng)中(zhong)
，太(tai)陽(yang)能(neng)發(fa)電(dian)設(she)施(shi)中(zhong)使(shi)用(yong)的(de)光(guang)伏(fu)逆(ni)變(bian)器(qi)市(shi)場(chang)和(he)充(chong)電(dian)樁(zhuang)市(shi)場(chang)不(bu)斷(duan)增(zeng)長(chang)，從(cong)而(er)對(dui)具(ju)有(you)出(chu)色(se)能(neng)量(liang)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率(lv)的(de)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)需(xu)求(qiu)也(ye)日(ri)益(yi)高(gao)漲(zhang)。接(jie)下(xia)來(lai)將(jiang)圍(wei)繞(rao)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)功(gong)率(lv)轉(zhuan)換(huan)進(jin)行(xing)具(ju)體(ti)說(shuo)明(ming)。

nibianqijiqixiangguandegonglvyuanqijianjiejuefanganzaicujinbaokuotaiyangnengfadianxitongzaineidegezhonggongyesheshiheshebeidejienenghexiaolvtishengfangmianfahuizhehexinzuoyong。lingwai，nibianqidegaoxiaoyunzuogaoduyilaiyubandaotijishudejinbu。tongguoshiyongxianjindebandaoti，keyishinibianqigenggaoxiao、更穩定地工作。此外，還可以延長設備的使用壽命，先進半導體產品能夠帶來諸多好處。

為什麼必須要使逆變器更加節能？

逆(ni)變(bian)器(qi)本(ben)身(shen)已(yi)經(jing)不(bu)是(shi)一(yi)項(xiang)新(xin)技(ji)術(shu)
，大(da)家(jia)所(suo)用(yong)的(de)設(she)施(shi)和(he)電(dian)氣(qi)設(she)備(bei)中(zhong)都(dou)有(you)可(ke)能(neng)配(pei)有(you)逆(ni)變(bian)器(qi)。然(ran)而(er)，如(ru)今(jin)對(dui)使(shi)用(yong)中(zhong)的(de)設(she)施(shi)和(he)設(she)備(bei)中(zhong)的(de)逆(ni)變(bian)器(qi)進(jin)行(xing)改(gai)進(jin)的(de)需(xu)求(qiu)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)。

其(qi)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)之(zhi)一(yi)是(shi)製(zhi)造(zao)現(xian)場(chang)的(de)用(yong)電(dian)量(liang)增(zeng)加(jia)。目(mu)前(qian)，很(hen)多(duo)生(sheng)產(chan)設(she)施(shi)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)和(he)智(zhi)能(neng)化(hua)程(cheng)度(du)都(dou)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)。盡(jin)管(guan)單(dan)台(tai)設(she)備(bei)都(dou)更(geng)加(jia)節(jie)能(neng)，但(dan)從(cong)設(she)施(shi)整(zheng)體(ti)看(kan)，用(yong)電(dian)量(liang)卻(que)在(zai)增(zeng)加(jia)，這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)屢(lv)見(jian)不(bu)鮮(xian)。要(yao)想(xiang)更(geng)大(da)程(cheng)度(du)地(di)發(fa)揮(hui)出(chu)設(she)施(shi)的(de)節(jie)能(neng)性(xing)能(neng)
，逆(ni)變(bian)器(qi)也(ye)需(xu)要(yao)具(ju)備(bei)相(xiang)應(ying)的(de)性(xing)能(neng)。

另一個主要原因是設備電壓提升以及對設備小型化、輕量化的要求提高。例如
，在太陽能發電設施中

，電壓越來越高，功率調節器卻越來越小、越來越輕
，這就要求作為功率轉換設備的逆變器能夠滿足這些需求。

功率元器件是提高逆變器節能效果的關鍵所在

使用逆變器進行功率轉換時
，大約有90%的功率損耗是由功率元器件造成的。因此，可以毫不誇張地說，功率元器件的性能決定了逆變器的性能。在工業設備領域
，以往主流的Si功率元器件正在被SiC功率元器件和GaN功率器件快速取代。在逆變器領域也呈現同樣的趨勢。

那麼，應該如何為逆變器選擇合適的功率元器件呢？事實上，並不是僅僅更換為新的SiC元器件或GaN器qi件jian即ji可ke解jie決jue問wen題ti。這zhe是shi因yin為wei設she施shi的de規gui模mo和he需xu求qiu不bu同tong

，相xiang應ying的de解jie決jue方fang案an也ye會hui不bu同tong。根gen據ju設she施shi需xu求qiu和he用yong途tu選xuan擇ze合he適shi的de功gong率lv元yuan器qi件jian解jie決jue方fang案an，就jiu可ke以yi實shi現xian性xing價jia比bi更geng高gao和he能neng量liang轉zhuan換huan效xiao率lv更geng出chu色se的de逆ni變bian器qi，從cong而er通tong過guo逆ni變bian器qi實shi現xian節jie能neng。例li如ru，羅luo姆mu的de功gong率lv元yuan器qi件jian產chan品pin群qun具ju有you以yi下xia特te點dian：

解決不同課題和困擾的各種半導體產品的特點及優勢

理(li)想(xiang)的(de)功(gong)率(lv)元(yuan)器(qi)件(jian)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)會(hui)因(yin)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)用(yong)途(tu)和(he)需(xu)要(yao)解(jie)決(jue)的(de)問(wen)題(ti)和(he)困(kun)擾(rao)而(er)有(you)所(suo)不(bu)同(tong)。那(na)麼(me)，具(ju)體(ti)而(er)言(yan)，哪(na)些(xie)需(xu)求(qiu)更(geng)多(duo)呢(ne)？如(ru)果(guo)分(fen)得(de)太(tai)細(xi)
，涵(han)蓋(gai)的(de)範(fan)圍(wei)將(jiang)非(fei)常(chang)廣(guang)
，所(suo)以(yi)在(zai)這(zhe)裏(li)僅(jin)介(jie)紹(shao)具(ju)有(you)代(dai)表(biao)性(xing)的(de)需(xu)求(qiu)以(yi)及(ji)相(xiang)應(ying)的(de)理(li)想(xiang)功(gong)率(lv)元(yuan)器(qi)件(jian)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。

1. 希望優先提高轉換效率

當希望優先提高轉換效率、提高發電量時，建議采用和等SiC器件。SiC器件具有耐壓高、導通電阻低和開關速度快的優異特性，因此用SiC器件替代Si器件可以提升轉換效率，有助於提高發電量。

例如

，當要通過家用光伏逆變器提高平均照度下的發電量時
，用SiC器件替代Si器件可將發電量提高3.4%左右，即1kW～2kW時的發電能力預計可改善約45W（全年210kWh）*。另外，對於支持高電壓和大電流的逆變器的需求也與日俱增。

*發電5kW時約為130W（全年570kWh）。

2. 希望既能提高轉換效率，又能降低成本

既希望提高轉換效率
，又希望降低成本。可以滿足這樣的需求。Hybrid IGBT是在傳統IGBT的反饋單元（續流二極管）中使用了羅姆低損耗SiC SBD（肖特基勢壘二極管）的Hybrid型IGBT
，與傳統的IGBT相比，可以大大降低導通時的開關損耗。

該係列產品非常適用於諸如電動汽車（xEV）中的車載充電器和DC-DC轉換器IC、太陽能發電係統中的光伏逆變器等處理大功率的工業設備和汽車電子設備，具有功率損耗低於Si器件

、成本效益優於SiC器件的優點。

另外，對於太陽能發電設施中使用的逆變電路、圖騰柱PFC電路和LLC電路，建議使用融入了Super Junction MOSFET技術的PrestoMOS™。PrestoMOS™通過采用羅姆專利技術，同時實現了業界超快反向恢複時間（trr）和原本難以同時實現的低導通電阻

，與同等的普通產品相比，更有助於逆變器節能。

* PrestoMOS™是ROHM Co., Ltd.的商標或注冊商標。

3. 希望有助於設備的小型化和輕量化

bujinyaoqiushebeidejienengxingnengchuse
，haixiwangshebeidetijigengxiao。youqishizaitaiyangnengfadiansheshizhong，fenbushixitongdepujiyaoqiujianqingshebeizhongliangyijiangdianzhuangchengben，yincixiangyingdechanpinchengxianxiaoxinghuaqushi。zhenduicileixuqiu，jianyicaiyongGaN器件，這種器件在現有的集中式光伏逆變器中作為替代品已經開始普及，是非常適用於微型逆變器的器件。

GaN器件具有出色的開關特性和高頻特性，因而在市場上的應用日益廣泛。不僅如此，其導通電阻也低於Si器件，在助力眾多應用實現更低功耗和小型化方麵被寄予厚望。

在太陽能發電設施所用的光伏逆變器中，在其MPPT（Maximum Power Point Tracking）和蓄電單元采用GaN器件，與采用SiC器件時相比
，可以進一步降低構成電路的線圈部件的電感值（L），從而能夠減少繞線匝數、或使用尺寸更細的芯材

，因此有助於大大縮小線圈的體積。另外，還可以減少電解電容器的數量，與Si器件（IGBT）相比，所需安裝麵積更小。羅姆將有助於應用產品的節能和小型化的GaN器件命名為“EcoGaN™係列”，並一直致力於進一步提高器件的性能。

* EcoGaN™是ROHM Co., Ltd.的商標或注冊商標。

另一種推薦方法是利用上述第1節中介紹的SiC MOSFETzaigaowenhuanjingxiayouyidegongzuotexingyoushi。youyuzhezhongqijianderongxusunhaodi，fareliangshao，yinciketongguoyuheshidewaiweiyuanqijianxiangjiehelaijianxiaosanreqijiandeshulianghechicun，congerjianqingnibianqidezhongliang。

模擬IC

與功率元器件一樣，電源IC和柵極驅動器IC等模擬IC對逆變器的性能影響也很大。電源IC可以控製設備運行所需的電壓，是相當於電氣設備心髒的重要器件
，起到將電壓轉換為合適的電壓並穩定供電的作用。柵極驅動器IC可以控製MOSFET和IGBT的驅動
，通過控製柵極電壓來執行ON/OFF開關動作。由於大部分功率損耗發生在開關過程中，因此柵極驅動器IC對於提高節能性能而言是非常重要的器件。柵極驅動器IC不僅適用於使用大電流的工業設備
，還適用於要求高耐壓的應用。

電源IC

對於逆變器用的電源IC，推薦采用內置SiC MOSFET的電源IC。這種產品已經將SiC MOSFET內置於電源IC中
，應用產品無需進行SiC MOSFET驅動電路設計，因此可以大大減少元器件數量，並且可以利用保護電路實現安全的柵極驅動。

柵極驅動器IC

雖然SiC MOSFET和GaN器件的性能很高，但它們的開關控製較難
，因此離不開高性能的柵極驅動器IC。羅姆擁有可以更好地驅動上述各種功率器件的豐富的柵極驅動器IC產品群。例如
，羅姆開發的GaN用柵極驅動器IC，可以更大程度地激發出GaN的高速開關性能，助力應用產品實現節能和小型化。

分流電阻器

在(zai)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)用(yong)途(tu)中(zhong)使(shi)用(yong)的(de)分(fen)流(liu)電(dian)阻(zu)器(qi)也(ye)是(shi)有(you)助(zhu)於(yu)大(da)功(gong)率(lv)應(ying)用(yong)產(chan)品(pin)小(xiao)型(xing)化(hua)的(de)重(zhong)要(yao)元(yuan)件(jian)。隨(sui)著(zhe)應(ying)用(yong)產(chan)品(pin)的(de)功(gong)率(lv)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)，對(dui)於(yu)能(neng)夠(gou)處(chu)理(li)大(da)功(gong)率(lv)且(qie)阻(zu)值(zhi)低(di)的(de)分(fen)流(liu)電(dian)阻(zu)器(qi)的(de)需(xu)求(qiu)也(ye)不(bu)斷(duan)增(zeng)長(chang)。

分流電阻器的亮點在於其優異的散熱性能和出色的溫度特性。羅姆的產品陣容中包括支持高達3W～10W級額定功率的低阻值分流電阻器GMR係列

，使用該係列產品，即使在大功率條件下工作也能實現高精度的電流檢測，有助於設備的安全運行以及節能和小型化。

總結

為wei提ti高gao能neng源yuan利li用yong率lv，逆ni變bian器qi技ji術shu正zheng在zai突tu飛fei猛meng進jin地di發fa展zhan，並bing已yi成cheng為wei包bao括kuo工gong業ye應ying用yong在zai內nei的de各ge種zhong能neng源yuan設she備bei不bu可ke或huo缺que的de組zu成cheng部bu分fen。利li用yong這zhe項xiang技ji術shu
，可ke以yi通tong過guo將jiang直zhi流liu電dian轉zhuan換huan為wei交jiao流liu電dian並bing根gen據ju需xu要yao優you化hua供gong電dian
，來lai減jian少shao能neng源yuan浪lang費fei並bing延yan長chang設she施shi和he設she備bei的de使shi用yong壽shou命ming。另ling外wai，通tong過guo使shi用yong符fu合he應ying用yong需xu求qiu和he目mu的de的de理li想xiang半ban導dao體ti解jie決jue方fang案an，可ke以yi進jin一yi步bu提ti高gao逆ni變bian器qi的de功gong率lv轉zhuan換huan效xiao率lv。羅luo姆mu通tong過guo推tui動dong先xian進jin功gong率lv元yuan器qi件jian和he模mo擬niIC在逆變器中的應用，來促進各種設備的節能，從而為實現可持續發展社會貢獻力量。

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