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硅<span style='color:red'>IGBT</span>与碳化硅MOSFET的优缺点

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硅IGBT与碳化硅MOSFET的优缺点

　　随着电力电子技术的不断发展，硅IGBT和碳化硅MOSFET作为主要功率开关器件，在电力变换、驱动等领域都扮演着重要角色。两者在性能、功耗、效率等方面有着不同特点，本文将探讨硅IGBT和碳化硅MOSFET的特性，并对它们的优缺点进行详细对比分析。　　1. 硅IGBT的优缺点　　优点：　　低导通压降：硅IGBT具有较低的导通压降，能够减少功耗和散热需求。　　稳定性强：在高温、高电压条件下仍能保持稳定工作。　　成熟技术：已经经过长期发展和改进，技术相对成熟，生产工艺稳定。　　缺点：　　开关速度慢：IGBT的开关速度较慢，导致在高频应用中性能受限。　　功耗较高：由于导通压降存在，会产生一定的功耗损耗。　　温升较高：在高负载情况下容易产生较高的温度升高，需要额外散热处理。　　2. 碳化硅MOSFET的优缺点　　优点：　　高开关速度：碳化硅MOSFET具有极快的开关速度，适合高频应用。　　低导通损耗：由于导通特性优秀，功耗损耗较低。　　低温升：在高负载情况下温升较低，对散热要求不高。　　缺点：　　价格较高：碳化硅器件相对硅IGBT价格较高，成本较大。　　新技术：相对硅IGBT，碳化硅器件的生产工艺和技术较新，仍在不断完善中。　　抗干扰能力差：对于电磁干扰的抵抗能力相对较弱。　　3. 对比分析　　性能比较：　　开关速度：碳化硅MOSFET具有更快的开关速度，适合高频应用;而硅IGBT则速度较慢。　　功耗：在功耗方面，碳化硅MOSFET表现较优，而硅IGBT存在一定的功耗损失。　　稳定性：硅IGBT在高温高压条件下的稳定性较好，而碳化硅MOSFET则更适合高频、高效率应用。　　成本和可靠性：　　成本：硅IGBT的成本相对较低，技术相对成熟，生产规模大;而碳化硅MOSFET的价格较高，因为生产工艺和材料技术要求较高。　　可靠性：硅IGBT在长期应用中表现出稳定的可靠性，且故障率较低;碳化硅MOSFET作为新技术，其长期稳定性尚待进一步验证。　　应用领域：　　硅IGBT：电力电子、工业变频器、风力发电等领域，对稳定性和成本要求较高。　　碳化硅MOSFET：高频变换器、电动汽车驱动系统、太阳能逆变器等需要高效率、高频率开关的领域。

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IGBT

发布时间：2025-06-06 11:31 阅读量：196 继续阅读>>

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捷捷微电MOSFET&IGBT双杀，微型逆变器效率狂飙200%

　　微型逆变器作为光伏发电系统的核心组件，其性能与功率器件的选型密切相关。捷捷微电针对不同功率需求，提供了基于MOSFET和IGBT的多样化解决方案。本文结合两种典型架构，分析其器件选型特点及适用场景。　　宽功率范围(250W-2000W)　　架构1采用MOSFET实现高效调制，覆盖功率范围广，支持反激拓扑等设计。关键器件参数如下：　　特点：　　高压MOSFET(650V)：如JMH65R系列，支持高功率密度设计，适用于调制电路。　　低压低阻MOSFET(150V)：如JMSH15系列，导通电阻低至9.9mΩ，优化反激拓扑效率。　　针对高功率段(>800W)，架构1引入IGBT以降低导通损耗，提升系统可靠性：　　特点：　　高耐压(650V)与低饱和压降(1.7V)，平衡开关损耗与导通性能，适用于高频调制场景。　　中低功率范围(250W-800W)　　架构2专注于中低功率段，采用全桥拓扑设计，全系使用MOSFET以实现更高效率：　　特点：　　低压MOSFET(80V)：如JMSL/JMSH系列，导通电阻低至2.4mΩ，支持全桥拓扑的高频开关需求。　　紧凑封装(TO-252/PDFN)：优化空间布局，适配小型化设计。　　对比与选型建议　　功率覆盖：　　架构1(250W-2000W)：MOSFET+IGBT组合，适合宽范围功率需求，高功率段依赖IGBT的低损耗特性。　　架构2(250W-800W)：全MOSFET方案，以高集成度满足中低功率场景。　　拓扑适配：　　架构1支持反激拓扑，架构2适配全桥拓扑，需根据系统设计要求选择。　　效率与成本：　　低压MOSFET(如80V/150V)在低功率段效率更优，而IGBT在高功率段更具成本效益。　　捷捷微电始终致力于为工程师伙伴提供更灵活、更贴心的产品选择。无论是中小功率的轻量化设计，还是高功率场景下的稳定需求，我们通过多样化的MOSFET与IGBT组合方案，让您能够轻松匹配项目中的功率目标、电路结构以及成本规划。选型时，只需聚焦核心需求——高效率的MOSFET可赋能轻载场景，而高可靠性的IGBT则能扛起大功率重任。两种技术路线相辅相成，助您在性能与成本之间找到最优解，让每一款微型逆变器都能高效运行、长久稳定。

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捷捷微电

发布时间：2025-05-30 10:13 阅读量：225 继续阅读>>

英飞凌：EasyDUAL™ 1B和2B，1200V共发射极<span style='color:red'>IGBT</span>模块

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英飞凌：EasyDUAL™ 1B和2B，1200V共发射极IGBT模块

　　英飞凌EasyDUAL™ 1B，2B 1200V共发射极模块采用成熟的TRENCHSTOP™ IGBT T7和Emcon 7芯片技术，电流等级涵盖75A、100A、150A、200A至300A。模块采用PressFIT针脚技术和NTC。　　EasyDUAL™ 1B和2B共发射极产品系列非常适合矩阵变换器的电机驱动应用。　　产品型号：　　■ FF75R12W1T7E_B11　　■ FF100R12W1T7E_B11　　■ FF150R12W2T7E_B11　　■ FF200R12W2T7E_B11　　■ FF300R12W2T7E_B11　　产品特点：　　高度为12毫米的Easy系列模块　　杂散电感极低　　采用IGBT T7技术过载能力高达175°C　　PressFIT针脚　　应用价值：　　易于设计　　提高功率密度　　最佳性价比，降低系统成本　　产品优势：　　采用成熟的Easy封装和基于TRENCHSTOP™ IGBT T7技术的共射极结构，尤其适用于矩阵变换器应用。　　该产品组合为驱动应用提供了最佳性价比解决方案。　　应用领域：　　矩阵变换器

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英飞凌

发布时间：2025-05-19 10:48 阅读量：307 继续阅读>>

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英飞凌：储能用1200V 500A NPC2 三电平IGBT EasyPACK™ 3B模块

　　英飞凌1200V 500A NPC2三电平模块，采用EasyPACK™ 3B封装和最新开发的1200V TRENCHSTOP™ IGBT H7和Emcon 7芯片技术。该模块采用大电流PressFIT压接式引脚，配备NTC温度传感器，并针对储能应用进行了优化，非常适用于1000 VDC 100kW功率变换系统。　　产品型号：　　■ F3L500R12W3H7_H20　　产品特点：　　高度为12mm的Easy系列模块　　杂散电感极低　　过载时允许最高工作结温175°C　　低Vce,sat饱和压降　　耐湿性　　大电流引脚　　应用价值　　易于设计　　提高功率密度　　最佳性价比，降低系统成本　　竞争优势：　　降低系统成本　　易于设计的产品　　逆变器和Boost升压电路设计自由度高　　最高功率密度　　应用领域：　　储能

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发布时间：2025-05-19 09:50 阅读量：305 继续阅读>>

上海贝岭发动机点火<span style='color:red'>IGBT</span>芯片BLG3040，获评《中国电子报》

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上海贝岭发动机点火IGBT芯片BLG3040，获评《中国电子报》"十大汽车芯片创新成果"！

　　2025年4月22日，在《中国电子报》"汽车芯片创新成果"专题报道中，上海贝岭发动机点火IGBT芯片BLG3040，成功获评"2025中国汽车芯片产业十大创新成果"!　　文中写道：车规级点火线圈驱动IGBT芯片 BLG3040 是一款内部集成自钳位双向稳压二极管的车规级IGBT芯片，具有导通压降低、阈值电压VTH低、击穿电压高、自钳位开关能量高、结温高及ESD耐受能力高等特性，可适配汽车点火系统及发动机控制单元(ECU)需求，为不同的动力平台提供高效可靠的电子点火管理方案，其综合技术指标已达到国际先进水平。从制造端来看，该产品依托集团内晶圆厂制造资源及国内一流车规级封测资源，具备安全、有保障的供应链，能够在保证产能的同时保障产品品质。目前，该产品已批量导入多家国内外头部Tier1 供应商及整车企业，成功配套多款主流车型。截至今年4月，累计出货量已突破 1000 万颗，推进了汽车电子关键芯片本土化生产进程。　　上海贝岭是国内早期布局汽车发动机点火IGBT研发的企业，整体方案成熟、多样。如图2所示，在预驱上，我们可以提供分立、集成等方案;在核心功率器件IGBT上，贝岭可以提供5个系列可供选择，适用于汽车、摩托车发动机ECU及点火线圈等多种客户应用。　　另外，在发动机点火系统上，除了发动机点火IGBT，我们还可以提供预驱、比较器、基准源、LDO等，并持续做相关产品的系列化。　　在发动点火应用上，上海贝岭会持续深耕、探索，全力为客户提供高可靠、高匹配、高性价比物料方案，用勤劳、智慧笃定践行“用‘芯’创造美好生活”贝岭人的美好愿景!

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上海贝岭

发布时间：2025-05-14 13:40 阅读量：499 继续阅读>>

森国科推出大功率<span style='color:red'>IGBT</span>分立器件

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森国科推出大功率IGBT分立器件

　　日前，森国科隆重推出IGBT分立器件新品，兼具功率MOSFET易于驱动、控制简单、开关频率高和功率双极型晶体管(BJT)低饱和压降、大电流运输能力及低损耗的优点。IGBT多被工程师们用来进行功率变换，以提高整体的用电效率和质量，因而在电力系统的传输、变换、配送、机车牵引、工业节能及智能电路控制系统等中高压领域中较为常见，IGBT的出现也给产业解决能源短缺、降低碳排放的等问题提供了关键支撑技术之一。　　森国科KG050Z12P1M1、KG075Z12P1M1 ，采用精细沟槽栅场截止型IGBT芯片结构，结构如下图示，在12寸硅晶圆生产制造。在实际场景应用中，它相当于电路开关，具有稳定控制电压，耐压性强等热点，多在直流电压为500伏或以上的变流系统中使用。　　森国科IGBT采用软穿通FS层的设计，可有效提升开关速度，降低开关损耗;　　森国科采用精细沟槽栅元胞结构提升电流密度使的IGBT具有低导通压降，更小的导通损耗;　　森国科优化了终端结构设计和材料匹配，提升了器件的长期可靠性;　　森国科优化了芯片设计，使器件具备优秀的短路能力。　　森国科IGBT新品采用行业标准化的封装形式，便于器件在不间断电源、储能、光伏逆变器等多个领域的应用。具体应用可参考：　　1.IGBT在不间断电源(UPS)中的应用　　2.IGBT在光伏逆变器中的应用　　3.IGBT在变频器中的应用　　4.IGBT在储能中的应用　　5.IGBT在电焊机中的应用　　森国科深耕集成电路领域多年，目前已与国内外多家著名的FAB厂达成紧密的合作关系。秉承着“做最合适的功率器件”的理念，致力于打造性能优越、尺寸体积可控的功率器件全系列产品，助力来自OBC、工业电源、数据电源、储能逆变器、变频驱动、快充头、适配器等多个领域的客户实现高耐压、耐高温、耐高频、低功耗、低成本的应用需求，持续赋能低碳发展。

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森国科

发布时间：2025-05-07 09:12 阅读量：311 继续阅读>>

华润微第七代高性能<span style='color:red'>IGBT</span>系列产品，助力工业应用提频增效

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华润微第七代高性能IGBT系列产品，助力工业应用提频增效

　　基于华润微电子12吋功率器件晶圆产线的先进工艺能力，华润微电子功率器件事业群(以下简称PDBG)快速开发并成功推出第七代(Trench FS Ⅶ)高性能IGBT系列产品，覆盖650/750/1200V电压平台，为光伏逆变器及储能系统、UPS、SVG等应用领域提供了有效的提频增效解决方案。　　PDBG第七代IGBT介绍　　PDBG第七代IGBT采用微沟槽工艺，通过优化元胞设计和寄生电容参数，同时在更薄芯片的基础上调制背面FS层轮廓，有效降低导通压降和开关损耗，显著提升高温特性、可靠性、鲁棒性及并联适配性。　　PDBG第七代IGBT产品优势　　以图3和图4所示650V 120A器件为例，解析PDBG第七代IGBT的正向导通压降和开关损耗。在常温及高温情况下，相较于行业同规格产品，第七代IGBT具有更优的饱和压降，更小的温度变化率。在Ic=120A条件下，第七代IGBT在常/高温下Eon、Eoff、Etotal均为最优，总开关损耗较友商低至少15%。由此，PDBG第七代IGBT在温升改善和效率提升方面展现出明显的性能优势，高度适配光伏、储能应用场景。　　PDBG第七代IGBT芯片搭配高性能第三代FRD，产品Vth、Vcesat、Vf 等参数一致性表现优异，高压开关波形稳定平滑，确保并联应用高可靠性。产品已在储能及光伏逆变器、UPS等领域完成验证，并实现头部客户批量供货。　　在光伏应用领域，PDBG可提供全套功率器件解决方案。以一台20kW裂相机T型三电平光伏逆变器为例，其逆变拓扑中共使用8颗第七代IGBT，分别为4颗650V 120A H系列IGBT和4颗750V 120A H系列IGBT(见下表)。　　依托12吋先进工艺平台与持续的研发投入，PDBG快速完成第七代IGBT产品系列化，已拓展650V、750V、1200V三个电压平台，电流覆盖40A~160A，该系列产品可有效降低系统损耗、显著提升系统效率，助力工业应用提频增效。PDBG第七代IGBT系列化产品的推出既丰富了公司IGBT产品矩阵，更标志着公司具备量产高端IGBT的能力。未来，PDBG将以核心技术突破驱动产品迭代，以全流程品控保障产品性能稳定，以多元产品满足不同领域客户需求，以高效响应的服务为客户创造价值。

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华润微

发布时间：2025-04-30 16:35 阅读量：320 继续阅读>>

龙腾半导体推出1200V 50A <span style='color:red'>IGBT</span>，赋能中低压工业与新能源应用

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龙腾半导体推出1200V 50A IGBT，赋能中低压工业与新能源应用

　　在功率器件快速发展的当下，如何实现更低的损耗、更强的可靠性与更宽的应用覆盖，成为行业关注焦点。龙腾半导体推出**1200V 50A Field Stop Trench IGBT**新品，专为高频应用场景设计。依托先进工艺平台与系统化设计能力，为工业逆变、UPS、新能源等场景注入高效驱动力。　　产品特点　　1.先进工艺，性能优越　　本款IGBT采用Field Stop Trench技术平台，结合优化的沟槽栅结构，有效降低导通损耗和开关损耗，兼具高速开关能力与宽安全工作区(SOA)，特别适用于高频工作环境下的系统应用，为客户带来更高的系统效率与运行可靠性。　　2.优异的电性能指标　　·集电极-发射极电压(Vce)：1200V　　·额定电流(Ic)：50A　　·最大功耗(Pd)：399W @ 25°C　　·饱和压降Vce(sat)：典型值1.85V @ 25°C　　·关断损耗Eoff：典型值 1.86mJ @ 25°C　　3.完善的热/电特性曲线　　从输出特性、开关损耗到结温限制，该器件在设计初期就充分考虑了客户实际应用工况的匹配需求，具备出色的热稳定性与抗冲击能力。　　该款1200V IGBT特别适用于　　1.UPS与数据中心电源　　2.电焊机与感应加热设备　　3.光伏与储能逆变器　　4.电动车DC-AC/DC-DC变换

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龙腾半导体

发布时间：2025-04-27 09:10 阅读量：377 继续阅读>>

Littelfuse：用于800V BEV系统应用的1300V A级沟槽式<span style='color:red'>IGBT</span>

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Littelfuse：用于800V BEV系统应用的1300V A级沟槽式IGBT

　　Littelfuse推出新型1300V A5A沟槽分立式IGBT，专为800V电动汽车(BEV)应用而设计。这些IGBT具有优化的集电极-发射极饱和电压(VCE(sat))、强大的短路能力和更大的电流范围。特别适用于PTC加热器、放电电路和预充电系统等应用，这些应用的重点是更高的浪涌电流和低导通压降，而不是高开关频率。　　背景　　汽车行业正积极拥抱可持续发展，其中电动汽车(BEV)因其高效率和零尾气排放而走在前列。2023年，BEV和插电式混合动力电动汽车(PHEV)的全球销量达到1360万辆，比2022年增长了31%。据预测，这一数字在未来几年还将加速增长。　　尽管有所增长，但挑战依然存在。过高的成本、过长的充电时间和有限的行驶里程继续阻碍着它的广泛应用。为了解决这些问题，制造商正在推出800V BEV系统。这种更高的电压架构可加快充电速度，大大减少充电时间和成本。　　硅技术并未消亡　　自电动汽车(EV)大规模应用的最初几年起，碳化硅(SiC)和其他宽带隙(WBG)技术就被认为是各种BEV子系统的理想候选材料。与硅相比，WBG材料具有更高的带隙和更大的击穿电压，因此可以实现更高的电流密度、更高的开关频率并降低总体损耗。这些优点使系统设计人员能够提高效率、缩小体积和减轻重量，特别是在允许高开关频率的应用中。因此，正如大量研究表明的那样，碳化硅已成为牵引逆变器的主流技术，但也有一些例外。　　硅制造工艺的成熟性、丰富的可选项、较低的成本、较简单的栅极驱动方法以及器件的可靠性，使得硅功率MOSFET和IGBT仍然是WBG技术的可行替代品。选择合适的器件取决于技术娴熟的设计人员，而作为供应商，我们有责任提供全面的选择，以满足不同的需求和偏好。　　在需要低开关频率的应用中，传导损耗和热设计的简易性都是至关重要的因素。WBG器件固有的高功率密度会给热管理带来挑战，而硅IGBT和MOSFET较大的芯片面积则有利于在这些情况下更轻松地进行热管理。　　电动汽车有复杂的电路，包括一些对半导体开关频率要求不高的子系统。　　应用　　热管理PTC子系统、预充电电路和放电电路中的并不一定需要更高的开关频率。相反，它们需要低传导损耗、高浪涌电流能力半导体器件，以实现高可靠性。　　BEV的热管理　　传统内燃机(ICE)汽车本身会产生大量的热能浪费，而电动汽车则不同，它的效率要高得多。但这种效率的后果是，它们不会产生足够的废热来加热。　　电动汽车(EV)有两个与热管理相关的重要要求：　　电动汽车电池调节　　在寒冷环境条件下的车内空间加热　　在寒冷的环境温度下，PTC加热器和热泵可用于调节电池以达到最佳性能，产生的热量还可用于车内空间加热。PTC加热器的典型电路配置如下所示。　　在这种应用中，IGBT的开关频率从几十赫兹到几百赫兹不等。低导通压降、可靠耐用(短路能力)和良好的半导体热性能是这一应用的关键因素。　　放电电路　　800V BEV系统中直流母线电容器的放电要求，高压电池电动汽车的关键安全协议要求在两种不同的运行情况下对直流母线电容器进行放电：　　正常运行关闭　　紧急情况，如碰撞后或严重故障检测　　这些放电机制是基本的安全功能，旨在降低车内人员和维修人员触电的风险，同时防止潜在的火灾危险。根据制造商的风险评估协议，这种应用通常被划分为汽车安全完整性B级(ASIL-B)。　　在800V BEV架构中，标称电池电压属于B类电压(60V 1500V)。根据ISO 6469-4安全规定，系统必须确保在紧急情况下快速降低电压。具体来说，在碰撞后车辆停止后的5秒内，总线电压必须降至并保持在直流60V以下。　　直流母线电容器可通过IGBT放电。需要时，打开IGBT，通过与IGBT串联的Rdis电阻器对电容器中的所有能量进行放电。具有高浪涌电流能力的可靠IGBT对于这种应用非常重要。　　预充电电路　　预充电电路通常用于电动汽车(EV)，包括电池管理系统和车载充电器，以及电源和配电装置等工业应用。在电动汽车中，控制器不仅要处理高电容电气元件，还要通过控制电机的功率流来确保电机平稳高效地运行。预充电电路中的高压正负接触器可安全地连接和断开电容器的电源，防止启动时产生过大的浪涌电流。它们可确保充电受控，并在必要时通过隔离组件来维护系统安全。如果没有预充电电路，接触器在闭合过程中可能会发生熔化，导致短暂电弧和潜在损坏。　　在上述电路中，有两个大电流、高电压接触器S1和S2，以及一个单独的预充电开关T1和一个直流链路电容器C1，它们与负载(如牵引逆变器)并联。起初，两个大电流接触器S1和S2都处于断开状态，将高压蓄电池与负载的两个端子隔离。预充电开始时，开关T1(1300V A5A IGBT)与高压负极接触器S1一起闭合，使直流链路电容器充电至与蓄电池相同的电压。预充电过程结束后，开关T1打开，高压正极接触器S2关闭。由于直流链路电容器在高压正极和负极接触器闭合之前已经充电，因此不会产生明显的浪涌电流。1300V A5A IGBT具有很高的浪涌电流能力，因此非常适合这种应用。　　Littelfuse提供1300V A5A沟槽式IGBT　　为了满足800V BEV不断发展的需求，Littelfuse推出了全新系列的1300V沟槽分立式IGBT，如下图6所示。这些器件专为需要降低传导损耗(Pcond)、良好热性能和可靠性的应用而设计。该系列的A级IGBT具有优化的低集电极-发射极饱和电压(VCE(sat))，从而提高了低频开关性能。这些IGBT具有高达10µsec的短路可靠性。这一特性尤其适用于关键的BEV系统，如对车内空间加热和电池调节至关重要的PTC加热器。此外，这些IGBT还可用于预充电和放电电路。　　该系列包括集电极电流为15A、30A、55A和85A(外壳温度为110°C)的单通道IGBT。封装选项有SMD TO-263HV、TO-268HV和插件TO-247。与传统的三引脚TO-263和TO-268封装相比，SMD封装的HV版本具有更强的爬电和电气距离。　　性能和优势　　更高的击穿电压BVCES：1300V击穿电压专为800V BEV架构定制，适用于乘用车和重型卡车。1300V额定电压可为直流母线电压提供缓冲，直流母线电压会根据电池的充电状态而波动，然而1200V额定电压的器件可能会带来应用风险。　　1300V的器件电流范围更广：集电极电流范围为15A至85A(110°C时)，可满足乘用车和重型车辆的各种应用要求。　　传导能量损耗最小化Econd：该系列是1300V IGBT中VCE(饱和)值最低的产品之一，有效地将传导损耗降至最低。这一特性不仅提高了效率，还缓解了热设计难题。　　短路能力tSC：1300V IGBT可处理长达10微秒的短路能力，因此适用于需要更高可靠性的汽车应用。　　封装：表面贴装分立封装包括TO-263HV、TO-268HV和插件TO-247。这些SMD封装的高压(HV)版本与标准3引脚版本相比，改善了爬电距离和电气距离。　　结束语　　随着汽车行业向更高电压架构的电动汽车转变，硅IGBT对于要求较低开关频率和最小传导损耗的应用仍然至关重要。Littelfuse的1300V A级沟槽式IGBT系列可满足800V BEV子系统的特殊需求，特别是在PTC加热器、放电电路和预充电应用中。这些IGBT具有低VCE(饱和)、短路能力和宽电流范围。同时提供SMD和插件封装，具有更强的爬电和电气距离，为设计提供了灵活性。

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Littelfuse

发布时间：2025-04-22 15:46 阅读量：472 继续阅读>>

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Littelfuse推出用于800V BEV系统应用的1300V A级沟槽式IGBT

　　Littelfuse推出新型1300V A5A沟槽分立式IGBT，专为800V电动汽车(BEV)应用而设计。这些IGBT具有优化的集电极-发射极饱和电压(VCE(sat))、强大的短路能力和更大的电流范围。特别适用于PTC加热器、放电电路和预充电系统等应用，这些应用的重点是更高的浪涌电流和低导通压降，而不是高开关频率。　　背景　　汽车行业正积极拥抱可持续发展，其中电动汽车(BEV)因其高效率和零尾气排放而走在前列。2023年，BEV和插电式混合动力电动汽车(PHEV)的全球销量达到1360万辆，比2022年增长了31%。据预测，这一数字在未来几年还将加速增长。　　尽管有所增长，但挑战依然存在。过高的成本、过长的充电时间和有限的行驶里程继续阻碍着它的广泛应用。为了解决这些问题，制造商正在推出800V BEV系统。这种更高的电压架构可加快充电速度，大大减少充电时间和成本。　　硅技术并未消亡　　自电动汽车(EV)大规模应用的最初几年起，碳化硅(SiC)和其他宽带隙(WBG)技术就被认为是各种BEV子系统的理想候选材料。与硅相比，WBG材料具有更高的带隙和更大的击穿电压，因此可以实现更高的电流密度、更高的开关频率并降低总体损耗。这些优点使系统设计人员能够提高效率、缩小体积和减轻重量，特别是在允许高开关频率的应用中。因此，正如大量研究表明的那样，碳化硅已成为牵引逆变器的主流技术，但也有一些例外。　　硅制造工艺的成熟性、丰富的可选项、较低的成本、较简单的栅极驱动方法以及器件的可靠性，使得硅功率MOSFET和IGBT仍然是WBG技术的可行替代品。选择合适的器件取决于技术娴熟的设计人员，而作为供应商，我们有责任提供全面的选择，以满足不同的需求和偏好。　　在需要低开关频率的应用中，传导损耗和热设计的简易性都是至关重要的因素。WBG器件固有的高功率密度会给热管理带来挑战，而硅IGBT和MOSFET较大的芯片面积则有利于在这些情况下更轻松地进行热管理。　　电动汽车有复杂的电路，包括一些对半导体开关频率要求不高的子系统。　　应用　　下图展示了电动汽车中的通用电池分配单元(BDU)。　　热管理PTC子系统、预充电电路和放电电路中的并不一定需要更高的开关频率。相反，它们需要低传导损耗、高浪涌电流能力半导体器件，以实现高可靠性。　　BEV的热管理　　传统内燃机(ICE)汽车本身会产生大量的热能浪费，而电动汽车则不同，它的效率要高得多。但这种效率的后果是，它们不会产生足够的废热来加热。　　电动汽车(EV)有两个与热管理相关的重要要求：　　电动汽车电池调节　　在寒冷环境条件下的车内空间加热　　在寒冷的环境温度下，PTC加热器和热泵可用于调节电池以达到最佳性能，产生的热量还可用于车内空间加热。PTC加热器的典型电路配置如下所示。　　在这种应用中，IGBT的开关频率从几十赫兹到几百赫兹不等。低导通压降、可靠耐用(短路能力)和良好的半导体热性能是这一应用的关键因素。　　放电电路　　800V BEV系统中直流母线电容器的放电要求，高压电池电动汽车的关键安全协议要求在两种不同的运行情况下对直流母线电容器进行放电：　　正常运行关闭　　紧急情况，如碰撞后或严重故障检测　　这些放电机制是基本的安全功能，旨在降低车内人员和维修人员触电的风险，同时防止潜在的火灾危险。根据制造商的风险评估协议，这种应用通常被划分为汽车安全完整性B级(ASIL-B)。　　在800V BEV架构中，标称电池电压属于B类电压(60V 1500V)。根据ISO 6469-4安全规定，系统必须确保在紧急情况下快速降低电压。具体来说，在碰撞后车辆停止后的5秒内，总线电压必须降至并保持在直流60V以下。　　典型的放电电路如下图所示。　　直流母线电容器可通过IGBT放电。需要时，打开IGBT，通过与IGBT串联的Rdis电阻器对电容器中的所有能量进行放电。具有高浪涌电流能力的可靠IGBT对于这种应用非常重要。　　预充电电路　　预充电电路通常用于电动汽车(EV)，包括电池管理系统和车载充电器，以及电源和配电装置等工业应用。在电动汽车中，控制器不仅要处理高电容电气元件，还要通过控制电机的功率流来确保电机平稳高效地运行。预充电电路中的高压正负接触器可安全地连接和断开电容器的电源，防止启动时产生过大的浪涌电流。它们可确保充电受控，并在必要时通过隔离组件来维护系统安全。如果没有预充电电路，接触器在闭合过程中可能会发生熔化，导致短暂电弧和潜在损坏。　　其中一种预充电电路拓扑结构如下图所示。　　在上述电路中，有两个大电流、高电压接触器S1和S2，以及一个单独的预充电开关T1和一个直流链路电容器C1，它们与负载(如牵引逆变器)并联。起初，两个大电流接触器S1和S2都处于断开状态，将高压蓄电池与负载的两个端子隔离。预充电开始时，开关T1(1300V A5A IGBT)与高压负极接触器S1一起闭合，使直流链路电容器充电至与蓄电池相同的电压。预充电过程结束后，开关T1打开，高压正极接触器S2关闭。由于直流链路电容器在高压正极和负极接触器闭合之前已经充电，因此不会产生明显的浪涌电流。1300V A5A IGBT具有很高的浪涌电流能力，因此非常适合这种应用。　　下图显示的是Littelfuse的BDU演示板，其中包含一个1300V A5A IGBT。　　Littelfuse提供1300V A5A沟槽式IGBT　　为了满足800V BEV不断发展的需求，Littelfuse推出了全新系列的1300V沟槽分立式IGBT，如下图6所示。这些器件专为需要降低传导损耗(Pcond)、良好热性能和可靠性的应用而设计。该系列的A级IGBT具有优化的低集电极-发射极饱和电压(VCE(sat))，从而提高了低频开关性能。这些IGBT具有高达10µsec的短路可靠性。这一特性尤其适用于关键的BEV系统，如对车内空间加热和电池调节至关重要的PTC加热器。此外，这些IGBT还可用于预充电和放电电路。　　该系列包括集电极电流为15A、30A、55A和85A(外壳温度为110°C)的单通道IGBT。封装选项有SMD TO-263HV、TO-268HV和插件TO-247。与传统的三引脚TO-263和TO-268封装相比，SMD封装的HV版本具有更强的爬电和电气距离。　　性能和优势　　更高的击穿电压BVCES：1300V击穿电压专为800V BEV架构定制，适用于乘用车和重型卡车。1300V额定电压可为直流母线电压提供缓冲，直流母线电压会根据电池的充电状态而波动，然而1200V额定电压的器件可能会带来应用风险。　　1300V的器件电流范围更广：集电极电流范围为15A至85A(110°C时)，可满足乘用车和重型车辆的各种应用要求。　　传导能量损耗最小化Econd：该系列是1300V IGBT中VCE(饱和)值最低的产品之一，有效地将传导损耗降至最低。这一特性不仅提高了效率，还缓解了热设计难题。　　短路能力tSC：1300V IGBT可处理长达10微秒的短路能力，因此适用于需要更高可靠性的汽车应用。　　封装：表面贴装分立封装包括TO-263HV、TO-268HV和插件TO-247。这些SMD封装的高压(HV)版本与标准3引脚版本相比，改善了爬电距离和电气距离。　　结束语　　随着汽车行业向更高电压架构的电动汽车转变，硅IGBT对于要求较低开关频率和最小传导损耗的应用仍然至关重要。Littelfuse的1300V A级沟槽式IGBT系列可满足800V BEV子系统的特殊需求，特别是在PTC加热器、放电电路和预充电应用中。这些IGBT具有低VCE(饱和)、短路能力和宽电流范围。同时提供SMD和插件封装，具有更强的爬电和电气距离，为设计提供了灵活性。

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Littelfuse

发布时间：2025-04-07 13:45 阅读量：490 继续阅读>>

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