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品佳集团力推 英飞凌高效UPS解决方案

 2016-09-21

英飞凌利用650V TRENCHSTOP™ 5重新定义出类拔萃的IGBT性能,开关损耗降低60%以上,能够有效地降低UPS的开关损耗与导通损耗,提高系统效率及功率密度并降低系统成本

人类社会的不断发展伴随着更多的能源消耗,因而提高能源转换效率则成为功率半导体厂商面临的重要课题。对于IGBT而言,既要维系低的饱和压降,又要降低开关损耗,很多情况下是很难同时兼顾的,而英飞凌650V TRENCHSTOP™ 5 IGBT就是对传统技术的一次突破,重新界定IGBT同级最佳效能,采用TRENCHSTOP™ 5技术的新一代薄晶圆IGBT(绝缘栅双极晶体管)。与当前领先的解决方案相比,该产品大大降低了导通和开关损耗。凭借这一重大突破,英飞凌在IGBT性能方面设定了新基准,并继续在要求持续提升效率的市场占据领先位置。 

由于击穿电压增加到650V,该全新技术为设计带来了更高的安全裕度。目标拓扑为不间断电源(UPS)、光伏逆变器、和逆变焊机等应用中常见的升压PFC(AC/DC)级和高压DC/DC拓扑。


一种单相UPS电源的主电路拓扑结构


一.UPS设计趋势分析
1. 模块化设计,多个功率单元级联实现更大的系统容量,比如:36KVA=12pcs*3KVA并联

2. 更高的功率密度,需要更快速的IGBT来提高工作频率。
3. 更高的可靠性,易于维护。

二.
650V TRENCHSTOP™ 5 IGBT产品特性及应用
TRENCHSTOP™ 5为两个产品系列奠定了基础。HighSpeed 5(H5)是易用型软开关高速IGBT,用于即插即用取代现有的IGBT,因为其可轻松融入产品设计之中。H ighSpeed 5 FAST(F5)是迄今为止最高效的IGBT,譬如,采用“H4 bridge”拓扑的UPS逆变器的系统效率达到了98%以上。

TRENCHSTOP™ 5在IGBT性能方面带来了飞跃,以更高的系统效率和更高的击穿电压,提升了可靠性。这会导致整个平台的系统成本降低。对于那些要求在一个解决方案中具备所有这些特性的客户而言,TRENCHSTOP™ 5是最佳选择。全新的TRENCHSTOP™ 5技术为UPS应用带来了巨大益处。与当今最好的来自英飞凌的HighSpeed(H3)相比,传导损耗降低了超过10%,总开关损耗降低了超过60%。效率的大幅度提升使得可实现更低的工作结温,确保更高的寿命周期可靠性,或实现更高功率密度的设计。譬如,应用测试已经证明采用TO-220封装的TRENCHSTOP™ 5比采用TO-247封装的H3的外壳温度低15%。

效率测量:3 KVA  H4逆变器, 20 kHz开关频率



其他重大改进包括饱和电压(Vce(sat))正温度系数和关断开关损耗(Eoff),确保性能在高温操作期间不降低,并可直接进行并联。与H3相比降低60%的栅电荷(Qg)使得IGBT能以更低成本进行更轻松驱动。此外,TRENCHSTOP™ 5具有快速恢复续流二极管的温度稳定正向压降(VF),且反向恢复时间(Trr)不到50ns。低输出电容(Coss和Eoss)带来了杰出的轻载效率,是工作范围主要在最大额定值40%以下的设计的理想之选。

数据手册参数对比– The TRENCHSTOP™ 5  V.S  HighSpeed 3



结论:F5+SiC Diode系统最高效率突破98%,而使用H5+FRD 效率相比于H3,全功率段效率提升0.2%以上;或者在维持原先的效率的基础上提高开关频率,减小电感等磁性组件尺寸,从而降低系统成本。



. 英飞凌高能效IGBT、二极管产品在UPS应用推荐
1.  PFC 二极管 650V 超快恢复二极管
英飞凌的全新快速 1 和快速 2 功率硅二极管作为现有高功率 600V/650V 二极管的补充,填补了碳化硅二极管与发射极控制二极管之间的空白。全新极速和超高速二极管系列提供无与伦比的效率和可靠性以及超高的性价比。额外的 50V 确保更高的可靠性。


Rapid1 VF 1.35V,适合频率范围18KHz~40KHz,Rapid2 VF 1.6V,适合频率范围:40KHz~100KHz。


 电流覆盖范围从8A 到80A ,650V耐压 ,型号如下:


2. TRENCHSTOP™ 5 IGBT



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