注：
IGBT conduction loss----IGBT 导通损耗；IGBT switching loss----IGBT 开关损耗；
Rthjc(per IGBT)----IGBT 芯片结对壳的热阻；Diode conduction loss----二极管导通损耗；
Diode switching loss----二极管开关损耗；Rthjc(per Diode)----二极管芯片结对壳的热阻；Rth heatsink(per arm)---- 散热器对每个IGBT 和二极管单元的的热阻；Total loss----总损耗； Tj----结温
4.2）大电流等级的PrimePACK?在光伏逆变器中的应用
光伏逆变器不同于普通逆变器，它追求高效率，因此对 IGBT 要求损耗要小，图 7 是FF600R12IE4 和 FF900R12IE4 的Vcesat--IC(饱和压降－电流) 曲线图，从图上可以看出对应于 150℃结温下 600A 电流，FF900R12IE4 的饱和压降为 1.6V,FF600R12IE4 的饱和压降为2.1V, 因此导通损耗相差很大。
以200kw 光伏逆变器为例，工作参数：母线电压Vdc=500v,有效电流 Irms=426A, 开关频率 fsw=5KHz,开通关断门极电阻 Rgon/off=1.8Ω/2.2Ω，利用英飞凌的损耗和热仿真软件IPOSIM 得到仿真结果如表2 所示（都是基于一个IGBT 单元的损耗仿真）：
5.PrimePACK™的最新发展
由于传统 IGBT 和二极管芯片的损耗限制，大功率光伏逆变器的开关频率一般不超过5KHz,带来的问题就是滤波器电感体积大，损耗也大，因此 IGBT 和二极管芯片的开关损耗成为制约逆变器开关频率提高的瓶颈，为了突破这一瓶颈，英飞凌推出了 KS4 的 IGBT 芯片和SiC 二极管芯片组合，并用PrimePACK™2 封装，型号为FF600R12IS4F。
KS4 芯片是英飞凌最快的IGBT 芯片，关断损耗很小，适合高频应用中开关损耗占大部分损耗的场合，SiC 二极管的反向恢复损耗为零，只有的很小的寄生电容的反向损耗，因此两者组合特别适合高频应用，频率越高，优势越明显。
我们以FF600R12IE4 和FF600R12IS4F 为例作对比，如表3 所示，FF600R12IS4F 无论IGBT 的开关损耗还是二极管的反向恢复损耗都大幅降低。
Eon—开通损耗；Eoff—关断损耗；Erec—反向恢复损耗；Qr—反向恢复电荷。
还是以 100kw光伏逆变器为例，工作参数：母线电压Vdc=500v,有效电流Irms=213A,在不同的开关频率利用英飞凌的损耗和热仿真软件IPOSIM 得到仿真结果如表4 所示（都是基于一个IGBT 单元的损耗仿真）：
fsw—开关频率；Total Loss—总损耗；Tvj—工作结温。
可以看出随着开关频率的增加，FF600R12IS4F 和FF600R12IE4 相比总损耗明显要低，在20KHz 开关频率下，总损耗只有FF600R12IE4 的66％。因此FF600R12IS4F 非常适合高频光伏逆变器应用。
6.总结
PrimePACK?是英飞凌推出的最新一代大功率IGBT 模块，它集合了最新的芯片和封装技术，在大功率场合很受欢迎。光伏逆变器追求高效率，PrimePACK?的芯片和封装技术能大大降低IGBT 总损耗从而提高光伏逆变器效率，因此在大功率光伏逆变器中得到了广泛应用，已成为大功率光伏逆变器的主流功率器件，实践表明 PrimePACK?是一款非常适合大功率光伏逆变器应用的性价比很高的IGBT 模块。
上一篇：无线充电技术研究
