瑞萨电子推出第8代IGBT以超低损耗特性提升系统功率

2016-03-21 18:02:00来源: EEWORLD
 
瑞萨第8代IGBT:G8H系列
2016年3月10日,日本东京讯——全球领先的半导体解决方案供应商瑞萨电子株式会社(TSE:6723),于今日宣布推出第八代G8H系列绝缘双极型晶体管(IGBT)的六款新产品,其可将用于太阳能发电系统的功率调节器中的转换损耗降至最低,并减少不间断电源(UPS)系统中的逆变器应用。推出的六种新产品额定功率分别为650 V /40 A、50 A、75 A、1250 V / 25 A、40 A和75 A。瑞萨也为带内置二极管的1,250V IGBT实现了业界首款TO-247 plus封装,它为系统制造商提供了更大的电路配置灵活性。
 
凭借电源转换器领域设计低损耗IGBT的专业知识,瑞萨电子优化了第八代IGBT,在过程结构中采用独特的沟槽栅配置(注1)。相较于以往的IGBT产品,这些装置具有更快的转换性能,这是IGBT性能指标的一个基本特征,同时,还通过降低饱和电压减少了传导损耗(Vce(饱和),注2)。此外,第八代设备的性能指数(注3)与之前的第七代IGBT相比改进了30%,有助于为用户系统降低功耗并改善整体性能。对注重光伏(PV)逆变器、UPS、工业电机驱动器和功率因数校正(PFC)的电力行业主要市场来说,这些更新是必不可少的。
在太阳能发电系统中,当由太阳能电池板由太阳光产生的直流电(DC)流过反相电路转换为交流电(AC)时,不可避免地会造成一些功率损失。由于大多数这种功耗损失发生在所用的功率器件内,因此降低IGBT功率损耗对用户系统的发电性能具有直接的积极影响。同样,对服务器机房和数据中心的UPS系统来说,电力必须持续流经功率转换器电路,以监测电源是否已中断,这意味着当系统正在运行时,会产生稳定功耗。IGBT性能是减少这种功耗的关键因素。
新型第八代IGBT的主要特点包括:
(1)切换更快,具有业界领先的超低功耗特性,是反相电路的理想选择
瑞萨利用其长期低损耗IGBT设计专长开发了独特的沟槽栅配置。新型IGBT采用最先进的工艺技术,可实现快速切换性能和低饱和电压(VCE(饱和))特性,这决定了IGBT器件的性能指标。因此,性能指数改善了30%。此外,瑞萨分析了可减少反相电路功耗的元素并设计了新设备,以减少电导和开关损耗。因此大大降低了IGBT功耗,这部分功耗占功率转换器电路总功耗的一半以上。
(2)得益于低开关噪声,无需安装外部栅极电阻
在IGBT中,需在噪声特性和开关速度之间做出权衡。第八代IGBT在切换期间产生的栅极噪声大大减少,这样系统制造商可拆卸之前为降低噪音而安装的栅极电阻,从而减少元件数量,加强设计的紧凑性。
(3)TO-247封装具有优异的散热性;可确保在175℃的高温下运行
TO-247封装底面由金属制成,这样可以将由IGBT功耗所产生的热量直接输送到具有优异散热性能的封装外表面。新器件可适应175℃的高温,这样便可以用于因大功率级传输而易升温的区域,有助于改善用户系统的性能和可靠性。
(4)TO-247plus离散封装类型中首个带内置二极管的1250 V IGBT,可用于额定功率为100C的75A电流环
在之前几代产品中,由于考虑到如发热、噪音和运行质量等因素,额定功率为100C的75A电流环一般会被并入采用大封装的模块。但凭借第八代IGBT技术低损耗和芯片尺寸更小的特点,瑞萨在业内实现了首个采用离散TO-247 plus 封装带内置二极管的1,250 V IGBT。通过在额定功率为100C的75A电流带中使用离散封装器件,系统制造商实现了只有离散器件具备的增强电路配置的灵活性,且可轻易提高系统的功率容量。
即使在非反相电路应用中,新型第八代G8H系列设备也可施展快速切换性能,例如,可使转换器升压电路具有出色的性能。
 
(注1)沟槽栅结构会在芯片表面形成深而窄的槽(沟槽),随后在沟槽两侧形成MOSFET栅极。从而提高单元密度,并有助于降低导通电阻。
(注2)饱和电压(Vce(饱和))是IGBT性能最重要的指标。它表示的是操作状态下集电极和发射极之间的电压。该电压值越低,电流流过该元件时的导通损失就越少。
(注3)该性能指标等于开关损耗×Vce(饱和)。
 

关键字:逆变器  直流  电路

编辑:王凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/dygl/article_2016032126497.html
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