新型FS IGBT减少单端谐振逆变器总损耗

新型FS IGBT减少单端谐振逆变器总损耗

      飞兆半导体最近开发出第2代FS SA T IGBT。采用非常先进的场截止技术，确保了1400V(BVCES)的击穿电压，而前一版本仅有1200V的BVCES，最高竞争产品仅有1350V的BVCES。新设备相比第1代设备，开关性能大幅改善，同时具有较高的VCE(sat)。此外，新设备具有较小的芯片尺寸，因此成本效益更高–新设备的芯片尺寸是以前的77%，是最佳竞争产品的86%。

       表1中比较了关键参数。

表1：关键参数比较。

      实验结果

      单端(SE)谐振逆变器是E类谐振逆变器，由于较低的成本结构和相对较高的效率而得到不断普及，尤其是在IH炉具和电饭锅应用中。SE谐振逆变器也是Shorted Anode IGBT概念非常适合的应用，因为反并联二极管的性能无关紧要，肃然它必须达到ZVS导通。为验证新1400V FS SA T IGBT在SE谐振逆变器中的有效性，用IH炉具中的1.8KW SE谐振逆变器进行了一个实验。

      在图3和图4中分别说明了开关性能、关断和尾电流损失比较。结果显示，就关断瞬态而言，新设备稍逊于以前的设备和最佳竞争产品。FGA20S140P的关断能量(Eoff)为127uJ，而FGA20S120M为122uJ，最佳竞争产品为103uJ。然而，从尾电流损失角度看，新设备要比以前的设备以及最佳竞争产品优越很多。对于尾电流损失，FGA20S140P为396uJ，FGA20S120M为960uJ，最佳竞争产品为627uJ。结果是，新设备尽管具有稍慢的关断转换和较高的VCE(sat)，但因为尾电流小得多，可显着减少总损耗。

图3：关断损耗比较。

图4：尾电流损耗比较。

图5：热性能比较。

      图5显示了热性能比较结果。在最大功率1.8kW下测量的壳体温度结果是：FGA20S140P为80.2℃，FGA20S120M为82.3℃，最佳竞争产品为80.5℃。虽然击穿电压200V相比以前的设备有所改善，高于最佳竞争产品50V，但芯片尺寸比其他产品小，所以新设备相比以前的设备以及最佳竞争产品显示出更好的热性能。

      结论

     已经出现一个新的场截止沟道IGBT概念FS SA T IGBT，其像MOSFET一样嵌入了固有体二极管，并展示了其在感应加热应用单端谐振逆变器中的有效性。新设备具有稍高的VCE(sat)和稍慢的关断性能，但是其尾电流比最佳竞争产品以及以前的版本提高很多。新设备的尾电流损失是以前设备的41%，是最佳竞争产品的63%。因此，新设备的热性能略好于以前的设备以及最佳竞争产品。新设备的芯片尺寸也较小——其芯片尺寸是以前设备的77%，是竞争产品的86%，因此还可以提供更好的成本效益。