【元件】瑶芯推出全新T系列IGBT单管，配备全电流快恢复二极管，大幅提高家电和工业设备效率

时间： 2024-10-17 来源：瑶芯微电子公众号

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众所周知，功率半导体器件是节能减排的大帮手，助力实现碳中和目标。近年来，变频器在家电中应用越来越广泛，同时工业设备的大型电源也需要降低功耗，因此对高效开关器件的需求也在不断增长。这些都催生了低损耗开关器件和更高开关频率的需求。

1、新平台介绍

1.1 平台技术特点

瑶芯推出全新650V S3平台T系列IGBT单管，该系列产品针对短路耐量进行了专门的优化，并配备了全电流快恢复二极管。T系列IGBT单管凭借整体最佳的IGBT饱和电压和二极管正向电压性能，使系统具有更低的功耗和更好的热性能，是家电、工业电机驱动领域的最佳产品，并且包括UPS/PV和PFC在内的各种应用均适用。以650V 75A S3 T系列单管为例，其主要应用于工业电机驱动和PV领域，因此对短路耐量和导通压降Vcesat的要求较高；该产品在VCC=330V、Tvj=25°C和VGE=15V的测试条件下，短路耐受时间长达7μs，这与大多数电机应用相匹配，且相较于650V 75A S3 H系列单管，该产品的Vcesat低至1.4V, 使得器件在静态损耗上也有较大提升。

1.2 产品分布

650V S3 T技术平台拥有5 – 75A多种规格及不同的封装形式，以匹配不同的拓扑电路应用。

2、技术参数

2.1 饱和压降

瑶芯在新款T系列IGBT AK1B65A075WHT中引入了最新的微沟槽和背面减薄工艺，使得饱和电压VCEsat进一步降低。与650V S3平台H系列IGBT单管相比，在 IC＝75A、VGE＝15V、 TC＝25℃的测试条件下，其VCEsat降低了13%。尤其对开关频率较低的电机应用，终端应用的损耗将显著降低。

2.2 短路耐受时间

在VCC=330V、Tvj=100°C和VGE=15.0V的测试条件下，650V 75A S3 T系列单管短路耐受时间为7μs，符合大多数应用。根据VCC或Tvj应用条件，该系列单管可在3-6.5秒的安全操作范围内使用（如图6）。在一定短路能力的前提下，650V 75A S3 T系列单管的性能得到进一步提高，使系统具有更低的功耗和更好的热性能。

3、产品应用

3.1 开关速度（dVce/dt,dIc/dt）

在空调、冰箱、洗衣机等家电应用案例中，受制于EMC（电磁兼容性）的局限性以及不使用滤波器或尽可能地减少滤波器以节省成本的设计思想。AK1B65A015WHT在Tvj=125℃, VCC=400V, VGE=15V, RGon=8Ω, RGoff=8Ω, IC=75A，dv/dt控制在5.58Kv/μs，以减少开关上升沿和下降沿的高次谐波成分。

虽然这种解决方案会导致IGBT在开关过程中的损耗增加，但由于此类开关频率低，增加的损耗并不高。

3.2 串扰

在半桥类应用中，尤其是0压关断的应用，经常会伴随串扰误导通问题。即上管打开时，下管的Vce会突然上升，从而因米勒电荷Qgc充电，带动Vge突然上升，超过Vth时IGBT就会逐渐打开。为了抑制Vge上升高度，往往推荐负压关断。当使用零压关断时，建议GE外部并联RC，其中C值往往为CIES电容值1-2倍。R值为0-5Ω（注意RC要紧靠GE引脚，最小环路面积）。