【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 型xing轉zhuan換huan器qi，它ta們men能neng夠gou在zai較jiao高gao的de母mu線xian電dian壓ya下xia工gong作zuo。此ci外wai，輸shu出chu狀zhuang態tai增zeng多duo，整zheng個ge濾lv波bo器qi的de電dian壓ya會hui相xiang應ying減jian小xiao，因yin此ci可ke以yi使shi用yong更geng小xiao的de組zu件jian。由you於yu開kai關guan損sun耗hao更geng低di，這zhe些xie拓tuo撲pu結jie構gou非fei常chang適shi用yong於yu更geng高gao的de頻pin率lv（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 已yi經jing問wen世shi了le很hen長chang一yi段duan時shi間jian，並bing且qie它ta仍reng是shi許xu多duo高gao電dian壓ya和he大da電dian流liu應ying用yong的de理li想xiang之zhi選xuan。然ran而er
，它ta們men不bu僅jin出chu現xian在zai常chang規gui設she計ji中zhong，而er是shi越yue來lai越yue多duo地di被bei用yong於yu新xin的de設she計ji。這zhe是shi因yin為wei最zui近jin推tui出chu的de器qi件jian具ju有you新xin穎ying的de結jie構gou
，它ta們men通tong過guo提ti升sheng電dian流liu密mi度du和he降jiang低di開kai關guan損sun耗hao，將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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