不間斷電源（UPS）的光伏（PV）逆變器是離散IGBT的的應(yīng)用之一。該應(yīng)用程序具有更高的功率因數(shù)（PF）操作條件（PF1.0），較小的快速恢復(fù)二極管（FRD）可以提供更好的性能。較小的FRD具有較高的反向傳導(dǎo)損失，但導(dǎo)致ERR和EON減少。因此，總功率損耗比較大的FRD配置更好。
　　我的法師使用了Adobe股票
　　離散IGBT

　　電力電子市場中使用了一系列IGBT產(chǎn)品，尤其是在實(shí)施許多離散包裝產(chǎn)品的工業(yè)電力轉(zhuǎn)換器市場中。幾乎所有離散的IGBT產(chǎn)品在同一包裝中都有一個(gè)共包二極管，以進(jìn)行反向電流傳導(dǎo)。

　　圖1。IGBT 二極管共包設(shè)備。圖像由Bodo的Power Systems 提供在逆變器應(yīng)用中，IGBT是強(qiáng)制性的，這需要反向電流傳導(dǎo)到電源設(shè)備。 IGBT特性對(duì)于逆變器電路的效率非常重要，但是共包二極管對(duì)于性能和整體設(shè)備成本也很重要。
　　當(dāng)前離散設(shè)備的額定值是多少？
　　電源設(shè)備的電壓，電流和溫度具有評(píng)級(jí)。 Renesas對(duì)每個(gè)參數(shù)定義都有專用的應(yīng)用程序說明。設(shè)計(jì)工程師是指“ Collector Current IC”和“ If Diode Forward Currand If”單個(gè)評(píng)分，以找到適合其應(yīng)用程序的正確設(shè)備。但是，實(shí)際上，將應(yīng)用程序中的電流與I C和I F進(jìn)行比較并不有意義。這些當(dāng)前評(píng)級(jí)是由下方公式定義的DC評(píng)級(jí)。逆變器應(yīng)用中的實(shí)際電流不是直流。
　　\ [i_ {c} \ frac {（tjmax-tc）} {r_ {th（jc）} \ times v_ {ce（sat）}} \]
　　等式1。DC 評(píng)級(jí)定義。
　　只要連接溫度不超過連接溫度額定值（T J MAX），并且峰值電流不超過I C（峰值）或I F（峰值）， IGBT和二極管可以比IC ＆ I F額定值更高的電流。
　　UPS和PV逆變器工作條件
　　UPS和PV（PV）市場正在迅速增長，因?yàn)檫@兩者都導(dǎo)致二氧化碳排放量減少，并且具有需要高壓開關(guān)解決方案（例如離散IGBTS）的逆變器電路。
　　在逆變器電路中，IGBT（和二極管）可與PWM柵極控制配合使用。他們的傳導(dǎo)職責(zé)取決于PF。在圖2中，藍(lán)色區(qū)域顯示IGBT傳導(dǎo)稅，綠色區(qū)域顯示二極管義務(wù)。如圖2所示，在PF = 0條件下，它們具有相同的責(zé)任，并且在PF> 0的情況下，IGBT傳導(dǎo)面積大于二極管。

　　在UPS和PV逆變器應(yīng)用程序中，PF接近+1.0，從未進(jìn)入PF <0條件。這意味著二極管的正向電壓有助于傳導(dǎo)損失，對(duì)UPS和PV系統(tǒng)的性能影響。另一方面，開關(guān)損耗和二極管恢復(fù)損失與功率因數(shù)（PF）無關(guān)，而受開關(guān)頻率的影響。

　　圖2。IGBT 和二極管傳導(dǎo)稅的PF依賴性。圖像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供快速恢復(fù)二極管中的功率損失VF的傳導(dǎo)損失和Q RR的恢復(fù)損失是二極管特征中的功率損失因子。他們處于權(quán)衡關(guān)系中，因此，如果我們?cè)O(shè)計(jì)了專注于低恢復(fù)損失的二極管，則會(huì)影響向前電壓，反之亦然。兩種功率損失取決于芯片尺寸。一般而言，較大的芯片具有較低的VF和更高的Q RR。芯片尺寸與IF等級(jí)直接相關(guān)。

　　圖3。 二極管特性的芯片尺寸依賴性。圖像由Bodo的Power Systems  提供Q RR 會(huì)影響IGBT的轉(zhuǎn)彎損失。基本的半橋構(gòu)型如圖4所示。高側(cè)二極管在低側(cè)IGBT的轉(zhuǎn)彎之前處于傳導(dǎo)狀態(tài)。然后，恢復(fù)電流出現(xiàn)在轉(zhuǎn)元電流波形中，影響轉(zhuǎn)交損耗。

　　圖4。 轉(zhuǎn)式波形恢復(fù)會(huì)影響轉(zhuǎn)交損失。圖像由Bodo的Power Systems 提供這表明對(duì)于UPS和PV逆變器，比IGBT較小的共包二極管額定值可能更合適，因?yàn)槎O管的傳導(dǎo)稅低于IGBT。較小的二極管可以幫助減少恢復(fù)和IGBT轉(zhuǎn)損。

　　圖5。 總功率損失模擬條件和結(jié)果。圖像由Bodo的Power Systems提供G8H概念研究了Renesas，以確定UPS和PV應(yīng)用的二極管尺寸。 Renesas根據(jù)開關(guān)特性的評(píng)估模擬了IGBT和二極管的總功率損失。該設(shè)備為650 V 50 A類IGBT。用相同的電壓類評(píng)估了兩個(gè)不同的共包二極管尺寸，30 A（較?。┖?0 A（較大）（較大）。這些當(dāng)前類是指IC和IF評(píng)級(jí)。
　　如圖5所示，IGBT +較小的二極管配置顯示出較小的功率損失，這要?dú)w功于恢復(fù)損失低和轉(zhuǎn)交損。即使二極管傳導(dǎo)損失更高，較小的二極管也可以提高效率2.5％。二極管芯片成本高達(dá)20％，可以通過較小的芯片節(jié)省，以獲得良好的成本和性能均衡的解決方案。
　　請(qǐng)注意，較小的芯片具有較小的I級(jí)額定值和較高的熱電阻，但是由于較低的責(zé)任，二極管的功率損失足夠?。▓D2）和二極管的T J，其不超過其額定值?；诖私Y(jié)果和應(yīng)用程序要求，Renesas優(yōu)化了其IGBT產(chǎn)品系列，如表1所示，在該表1中，副本二極管的電流額定值小于IGBT，以在UPS和PV應(yīng)用程序中更好地性能。
　　要點(diǎn)
　　UPS和PV應(yīng)用中的逆變器電路在高PF條件下運(yùn)行。二極管傳導(dǎo)稅在高PF操作中很低，因此較小的二極管應(yīng)更好地提高電路效率。通過電力損失模擬確認(rèn)的腎素。較小的二極管有助于總績效和成本提高。此外，較小的二極管具有較高的熱電阻，但是在高PF操作中，功率損耗足夠低，可以保持低于T J Max額定值的連接溫度。因此，較小的I級(jí)等級(jí)二極管可以使用較高的IC等級(jí)IGBT工作。
　　Renesas G8H系列專注于UPS和PV應(yīng)用。該陣容包括較小的二極管，以提高成本和效率。 Renesas的下一代IGBT離散系列目前正在開發(fā)中。 Renesas計(jì)劃有更大的陣容來支持其他應(yīng)用程序，例如UPS，PV，EV充電系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器等，同時(shí)鍵入進(jìn)一步的性能提高。