《電子技術(shù)應(yīng)用》
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瑞薩電子推出第8代IGBT 以超低損耗特性 提升系統(tǒng)功率

IGBT將功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的功耗降至最低,可用于太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)和UPS產(chǎn)品的功率調(diào)節(jié)器
2016-03-21

  2016年3月10日,,日本東京訊——全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體解決方案供應(yīng)商瑞薩電子株式會(huì)社(TSE:6723),,于今日宣布推出第八代G8H系列絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的六款新產(chǎn)品,其可將用于太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的功率調(diào)節(jié)器中的轉(zhuǎn)換損耗降至最低,,并減少不間斷電源(UPS)系統(tǒng)中的逆變器應(yīng)用,。推出的六種新產(chǎn)品額定功率分別為650 V /40 A、50 A,、75 A,、1250 V / 25 A、40 A和75 A,。瑞薩也為帶內(nèi)置二極管的1,250V IGBT實(shí)現(xiàn)了業(yè)界首款TO-247 plus封裝,,它為系統(tǒng)制造商提供了更大的電路配置靈活性。

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  憑借電源轉(zhuǎn)換器領(lǐng)域設(shè)計(jì)低損耗IGBT的專(zhuān)業(yè)知識(shí),,瑞薩電子優(yōu)化了第八代IGBT,,在過(guò)程結(jié)構(gòu)中采用獨(dú)特的溝槽柵配置(注1)。相較于以往的IGBT產(chǎn)品,,這些裝置具有更快的轉(zhuǎn)換性能,,這是IGBT性能指標(biāo)的一個(gè)基本特征,同時(shí),,還通過(guò)降低飽和電壓減少了傳導(dǎo)損耗(Vce(飽和),,注2)。此外,,第八代設(shè)備的性能指數(shù)(注3)與之前的第七代IGBT相比改進(jìn)了30%,,有助于為用戶系統(tǒng)降低功耗并改善整體性能。對(duì)注重光伏(PV)逆變器,、UPS,、工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和功率因數(shù)校正(PFC)的電力行業(yè)主要市場(chǎng)來(lái)說(shuō),這些更新是必不可少的,。

  在太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中,,當(dāng)由太陽(yáng)能電池板由太陽(yáng)光產(chǎn)生的直流電(DC)流過(guò)反相電路轉(zhuǎn)換為交流電(AC)時(shí),不可避免地會(huì)造成一些功率損失,。由于大多數(shù)這種功耗損失發(fā)生在所用的功率器件內(nèi),,因此降低IGBT功率損耗對(duì)用戶系統(tǒng)的發(fā)電性能具有直接的積極影響。同樣,,對(duì)服務(wù)器機(jī)房和數(shù)據(jù)中心的UPS系統(tǒng)來(lái)說(shuō),,電力必須持續(xù)流經(jīng)功率轉(zhuǎn)換器電路,,以監(jiān)測(cè)電源是否已中斷,這意味著當(dāng)系統(tǒng)正在運(yùn)行時(shí),,會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定功耗,。IGBT性能是減少這種功耗的關(guān)鍵因素。

  新型第八代IGBT的主要特點(diǎn)包括:

 ?。?)切換更快,,具有業(yè)界領(lǐng)先的超低功耗特性,是反相電路的理想選擇

  瑞薩利用其長(zhǎng)期低損耗IGBT設(shè)計(jì)專(zhuān)長(zhǎng)開(kāi)發(fā)了獨(dú)特的溝槽柵配置,。新型IGBT采用最先進(jìn)的工藝技術(shù),,可實(shí)現(xiàn)快速切換性能和低飽和電壓(VCE(飽和))特性,這決定了IGBT器件的性能指標(biāo),。因此,,性能指數(shù)改善了30%。此外,,瑞薩分析了可減少反相電路功耗的元素并設(shè)計(jì)了新設(shè)備,,以減少電導(dǎo)和開(kāi)關(guān)損耗。因此大大降低了IGBT功耗,,這部分功耗占功率轉(zhuǎn)換器電路總功耗的一半以上,。

  (2)得益于低開(kāi)關(guān)噪聲,,無(wú)需安裝外部柵極電阻

  在IGBT中,,需在噪聲特性和開(kāi)關(guān)速度之間做出權(quán)衡。第八代IGBT在切換期間產(chǎn)生的柵極噪聲大大減少,,這樣系統(tǒng)制造商可拆卸之前為降低噪音而安裝的柵極電阻,,從而減少元件數(shù)量,加強(qiáng)設(shè)計(jì)的緊湊性,。

 ?。?)TO-247封裝具有優(yōu)異的散熱性;可確保在175℃的高溫下運(yùn)行

  TO-247封裝底面由金屬制成,,這樣可以將由IGBT功耗所產(chǎn)生的熱量直接輸送到具有優(yōu)異散熱性能的封裝外表面,。新器件可適應(yīng)175℃的高溫,這樣便可以用于因大功率級(jí)傳輸而易升溫的區(qū)域,,有助于改善用戶系統(tǒng)的性能和可靠性,。

 ?。?)TO-247plus離散封裝類(lèi)型中首個(gè)帶內(nèi)置二極管的1250 V IGBT,,可用于額定功率為100C的75A電流環(huán)

  在之前幾代產(chǎn)品中,由于考慮到如發(fā)熱,、噪音和運(yùn)行質(zhì)量等因素,,額定功率為100C的75A電流環(huán)一般會(huì)被并入采用大封裝的模塊,。但憑借第八代IGBT技術(shù)低損耗和芯片尺寸更小的特點(diǎn),瑞薩在業(yè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了首個(gè)采用離散TO-247 plus 封裝帶內(nèi)置二極管的1,250 V IGBT,。通過(guò)在額定功率為100C的75A電流帶中使用離散封裝器件,,系統(tǒng)制造商實(shí)現(xiàn)了只有離散器件具備的增強(qiáng)電路配置的靈活性,且可輕易提高系統(tǒng)的功率容量,。

  即使在非反相電路應(yīng)用中,,新型第八代G8H系列設(shè)備也可施展快速切換性能,例如,,可使轉(zhuǎn)換器升壓電路具有出色的性能,。

  定價(jià)和供貨情況

  現(xiàn)可提供第八代IGBT的樣品。系統(tǒng)制造商可選擇最匹配反相電路類(lèi)型和所需輸出能力的產(chǎn)品,。每個(gè)產(chǎn)品版本價(jià)格不同,,例如,RBN50H65T1GPQ-A0 650 V / 50 A的產(chǎn)品樣品定價(jià)為每件3.00美元,。計(jì)劃于2016年9月開(kāi)始量產(chǎn),,預(yù)計(jì)到2017年3月月產(chǎn)量可達(dá)到60萬(wàn)件(定價(jià)和供貨情況如有變更,恕不另行通知,。)

 ?。ㄗ?)溝槽柵結(jié)構(gòu)會(huì)在芯片表面形成深而窄的槽(溝槽),隨后在溝槽兩側(cè)形成MOSFET柵極,。從而提高單元密度,,并有助于降低導(dǎo)通電阻。

 ?。ㄗ?)飽和電壓(Vce(飽和))是IGBT性能最重要的指標(biāo),。它表示的是操作狀態(tài)下集電極和發(fā)射極之間的電壓。該電壓值越低,,電流流過(guò)該元件時(shí)的導(dǎo)通損失就越少,。

  (注3)該性能指標(biāo)等于開(kāi)關(guān)損耗×Vce(飽和),。


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