二極管+IGBT：新架構(gòu)能帶來什么新應(yīng)用？

這個(gè)是25度損耗的時(shí)候，這個(gè)是175度損耗的時(shí)候，可以看到藍(lán)色的這根線，基本上它的損耗跟這個(gè)TO220封裝產(chǎn)品相差并不是很大。這個(gè)是在基于剛才基礎(chǔ)上做的一個(gè)損耗分析，首先頻率在4K赫茲的時(shí)候可以看到，這個(gè)淺藍(lán)色的就是二極管的開關(guān)損耗，這個(gè)是二極管的導(dǎo)通損耗，這個(gè)是IGBT的開關(guān)損耗，這個(gè)是IGBT的導(dǎo)通損耗?？梢钥吹皆?K的情況下導(dǎo)通損耗這一部分和這一部分是占了絕對(duì)支配地位的。所以對(duì)于一個(gè)低頻應(yīng)用來說減少它的飽和導(dǎo)通壓降對(duì)于IGBT是相當(dāng)?shù)闹匾?，?dāng)它的頻率升高的時(shí)候，它的開關(guān)損耗就會(huì)稍微升高一點(diǎn)。

EMI也是大家非常頭痛的一個(gè)問題，也是非常關(guān)心的一個(gè)問題。逆向?qū)ㄐ虸GBT同時(shí)優(yōu)化了它的EMI的性能，它有一個(gè)非常好的開關(guān)，非常平滑的一個(gè)開關(guān)特性，不會(huì)有一個(gè)很大的振動(dòng)，干擾。所以我們可以看到它的關(guān)斷和開通的時(shí)候dV/dt的現(xiàn)象，基本上在關(guān)斷的時(shí)候dV/dt基本上控制在一個(gè)10V/us的情況，而在開通的時(shí)候基本上也可以控制在—10V/us。

再加上不同的驅(qū)動(dòng)電阻，這個(gè)時(shí)候我們也對(duì)dV/dt進(jìn)行了一個(gè)測(cè)試，然后可以看到基本上我們的dV/dt都比我們的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手或者市面上的產(chǎn)品會(huì)優(yōu)異很多。因?yàn)闇p少IGBT的dV/dt的話可以減少前級(jí)的EMI濾波器的要求，同樣也可以減少成本，所以這個(gè)產(chǎn)品不僅在本身的價(jià)格上面有優(yōu)勢(shì)，同樣也可以整體的減少系統(tǒng)的成本。

下面就是為了驗(yàn)證這種逆向?qū)ㄐ虸GBT在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中的一個(gè)表現(xiàn)，我們?cè)谝粋€(gè)洗衣機(jī)上面驗(yàn)證了6安的IPARK的產(chǎn)品，在一個(gè)風(fēng)機(jī)上面我們驗(yàn)證了6安的DPARK的產(chǎn)品。這是一個(gè)實(shí)際的洗衣機(jī)的控制板，這種方式就是采用了夾子，然后把這個(gè)IGBT夾在散熱器上面。稍候我們會(huì)用這種IPARK的封裝對(duì)這種TO220的封裝做一些替代，然后比較一下他們的不同。就是說我們把其中的一路替代成IPARK產(chǎn)品，然后做一個(gè)效率還有溫度的檢測(cè)，通過這種熱電偶的方式來檢測(cè)它的表面溫度，來檢測(cè)它的結(jié)溫。因?yàn)樗饷嬗幸粋€(gè)夾子，我們沒有辦法用紅外相機(jī)來檢測(cè)它的溫度，所以我們采用了這種熱電偶的方式。這個(gè)是洗衣機(jī)的工作流程，首先的話是抽水，這個(gè)是洗滌，這個(gè)是漂洗，這個(gè)是甩干，整個(gè)20分鐘的流程當(dāng)中它的溫度的表現(xiàn)，基本上它的最高溫度沒有超過90度，我們可以看到這個(gè)綠色和紅色有一點(diǎn)稍微小小的區(qū)別，這是因?yàn)樗纳岵灰粯樱琁GBT的位置放在不一樣，所以會(huì)有一點(diǎn)不一樣，這個(gè)不用太過擔(dān)心。

同時(shí)跟這種TO220的封裝的IGBT也做了一個(gè)溫度的比較，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)TO220封裝的IGBT溫度會(huì)比逆向?qū)ㄐ虸GBT會(huì)低10度到15度，但是這個(gè)對(duì)于IGBT沒有任何影響。為什么呢?因?yàn)橥ǔ＿@種TO220的封裝的IGBT最高結(jié)溫是150度，而逆向?qū)ㄐ虸GBT是175度，所以它實(shí)際能力還是比這個(gè)要高，這是這種逆向?qū)ㄐ虸GBT的優(yōu)勢(shì)。為了進(jìn)一步來確認(rèn)一下這個(gè)溫度的應(yīng)力，然后我們把這個(gè)測(cè)試放在一個(gè)密閉的環(huán)境當(dāng)中再來看它的表現(xiàn)，就是說我們來開動(dòng)洗衣機(jī)使它的環(huán)境溫度平衡在40度這個(gè)環(huán)境上，就是從25度上升到40度，然后再來檢測(cè)IGBT的溫度，我們?nèi)匀豢梢园l(fā)現(xiàn)基本上它的最高溫度仍然沒有超過90度，所以對(duì)于一個(gè)結(jié)溫在175度的情況下，它有一個(gè)相當(dāng)大的裕量。

下面我們來總結(jié)一下這種IPARK封裝的IGBT在洗衣機(jī)當(dāng)中的應(yīng)用?；疚覀冞@種IPARK的IGBT是可以完全取代TO220的這種IGBT。雖然它的溫度有比這種TO220的封裝要高上10到15度，但是它的最高結(jié)溫會(huì)比這種TO220的封裝會(huì)高25度，所以還是存在一個(gè)非常好的優(yōu)勢(shì)。另外就是它有一個(gè)非常平衡的溫度特性，即使它的環(huán)境溫度升高的情況下它的結(jié)溫上升的幅度不會(huì)很明顯。下面我們會(huì)在一個(gè)風(fēng)機(jī)上面來應(yīng)證明DPARK封裝的逆向?qū)ㄐ虸GBT，然后我們采用一個(gè)6安的逆向?qū)ㄐ虸GBT，然后用一個(gè)Driver IC和一個(gè)MCU來做一個(gè)測(cè)試。這個(gè)是我們的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，這個(gè)是紅外相機(jī)檢測(cè)它的溫度。在一個(gè)200w的風(fēng)機(jī)上面我們可以得到它的最高溫度始終不會(huì)超過75度，所以這是一個(gè)非常好的結(jié)果。

下面跟大家介紹一下這兩種IGBT跟散熱器鉚接的方式，這是一個(gè)商業(yè)冰箱的壓縮機(jī)控制板，這是我們的DEMO板，我們?cè)趺纯梢允惯@種DPARK封裝的IGBT有一個(gè)很好的散熱?我們有一個(gè)推薦的方式，當(dāng)然大家可能有不同的方式，大家自己去不斷創(chuàng)新，我們這是拋磚引玉，僅供給大家參考。我們可以把這個(gè)板反并在一個(gè)比較大的散熱器上面去，然后用螺絲固定在上面。后面有一個(gè)圖表具體講述這個(gè)是怎么做上去的，在反面做一些過氣孔，這些過氣孔的特點(diǎn)的話就是可以很好的把這個(gè)熱散出去。因?yàn)槲覀冎酪话氵@種PCB散熱銅片如果不露在空氣當(dāng)中的話散熱不是很好的，當(dāng)它有這些過氣孔的話可以跟散熱器有一個(gè)很好的導(dǎo)熱性，所以我們開了一些過氣孔，然后通過一個(gè)薄的硅膠片，把一個(gè)散熱器貼在上面，也可以用螺絲固定在上面去，這個(gè)都可以，一個(gè)總的方式就是這樣。另外的話這種IPARK封裝跟散熱器的鉚接可以用一個(gè)夾子，然后把這個(gè)IGBT放在這個(gè)夾子上面，然后用螺絲固定在上面，可以起到一個(gè)比較好的散熱效果。

這種逆向?qū)ㄐ虸GBT在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中我們驗(yàn)證了一下它的溫度，這個(gè)溫度特性是非常好的，基本上有很大的余量。同樣兩種IPARK和DPARK的封裝在實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中都沒有出現(xiàn)過任何的問題，包括波形、電流、溫度都是非常穩(wěn)定的。剛才提到它的溫度雖然比TO220封裝的話溫度會(huì)高10到15度，但是最高結(jié)溫是175度，所以仍然存在一些優(yōu)勢(shì)，剛才我們也推薦了一些如何去加強(qiáng)散熱的方式，當(dāng)然大家可能有更好的方法。

這個(gè)是英飛凌IGBT命名的方式，I就是英飛凌。因?yàn)橛w凌之前是從西門子獨(dú)立出來，所以一些老的產(chǎn)品可能還會(huì)沿用這種S開頭的。D是指它的定義，IGBT的類別，K就是這種硬開關(guān)的IGBT，H是軟開關(guān)的IGBT，G就是只有IGBT而沒有二極管的這種IGBT。我們有一款軟開關(guān)的IGBT是專門針對(duì)電磁爐的電磁感應(yīng)加熱的應(yīng)用，這一款也是相當(dāng)?shù)牟诲e(cuò)，有機(jī)會(huì)大家可以嘗試一下。另外D是它的封裝形式，D是DPARK的封裝，W是TO240，P是TO220，04是它的一個(gè)電流等級(jí)，這個(gè)電流是在100度的情況下測(cè)出來的，N是N溝道，60是它的最大電壓，比如60就是600V，R就是指它的第幾代產(chǎn)品或者是哪一種系列，然后R就是逆向?qū)ㄐ虸GBT中的R2、R3。

這個(gè)是我們的IGBT的產(chǎn)品線，可以看到目前RC—Drives的IGBT有4安到15安，封裝的有IPARK，DPARK，同時(shí)英飛凌也有其他類型的IGBT可以供大家選擇?？赡苡幸恍└忻嫔舷嗤?，都是用兩個(gè)晶圓來做，但是唯一這一款是用一個(gè)晶圓來做的。這個(gè)是Discrete IGBT在的一些應(yīng)用。這種RC—Drives的IGBT可以應(yīng)用在像洗衣機(jī)、洗碗器、吸塵器、空調(diào)、冰箱的壓縮機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)、風(fēng)扇還有水泵，我們傳統(tǒng)的Trench IGBT基本上所有的都可以應(yīng)用在這上面。

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