功率模块选得好，逆变器高效又可靠

全球正加速向电气化转型，尤其是在交通和基础设施领域。无论是乘用车还是商用/农业车辆(CAV)，都在转向电动驱动。国际能源署(IEA)2022 年的数据显示，太阳能发电量首次超过风电，达到1300TWh。

转换能量需要用到逆变器和转换器。太阳能光伏(PV)板产生直流电，而电网中运行的是交流电。电动汽车(EV)的情况类似，其主驱电池系统提供直流电，而发动机中的主驱电机需要交流电。

在这两种情况下，电力转换过程的能效具有重要影响，因为任何能量损失都会转化为热量，这就需要风扇或散热器等散热措施，进而会扩大整体解决方案的体积。在确保功率的前提下，减小尺寸和重量对于优化空间利用至关重要。基于IGBT的模块广泛用于电源转换应用，模块的选择将决定系统的整体性能。

寻找正确的拓扑

选择更好地电路配置是实现高能效的关键。太阳能逆变器和电池储能逆变器通常使用三电平有源中性点箝位(ANPC)转换器。这种拓扑结构经过优化设计，可以提升系统的性能和能效。如图1所示，三个半桥模块可以连接成ANPC拓扑，该拓扑通常使用大功率IGBT开关来改善控制并减少损耗。这种拓扑结构还可以降低各个器件上的电压应力，从而提高可靠性。

图1：ANPC转换器可利用模块来轻松构建

设计工程师可通过并联多个安森美(onsemi)QDual 3 IGBT 模块，创建能够提供1.6至1.8 MW 功率输出的高性能三电平ANPC转换器。

安森美的新款高功率QDual3技术

在QDual 3 模块中，开关所使用的底层技术对性能和能效有很大影响。该模块基于新一代场截止7 (FS7) IGBT 技术，可以为太阳能逆变器、储能和CAV等高功率应用实现更高的性能水平。主要原因在于其关键参数VCE(SAT)较前代产品提升了0.4V。

FS7技术还使芯片尺寸较之前缩小了约30%。芯片功率密度的提升，再配合加宽导电路径和改良电源端子设计等封装改进，使QDual3能够承载新一代IGBT功率模块输出的更高电流。

图2：安森美的新型QDual3半桥IGBT模块

与之前相同外形和尺寸的600A模块相比，Qdual3方案的电流能力(800A)提高了33%。采用600A模块时，总共需要36个模块才能组合形成ANPC 1.725MW 逆变器。但Qdual3模块的额定电流更高，达到800A，因此1.725MW逆变器仅需要27个模块。减少9个模块意味着尺寸和重量减小25%，系统控制成本也会随之降低。

QDual3在商用和农业车辆电机驱动中同样广受欢迎。整车能够实现更高的功率，且所需并联模块数量更少，能效更高。这些改进有助于增加车辆的续航能力，同时简化系统设计。

图3：电流能力更大意味着高功率系统所需的模块更少

每个模块都包含一个隔离底板，用于安装和热管理。模块遵循行业标准布局，配置了可焊接引脚，可以直接安装到PCB上。这样既有助于多源采购，也便于将产品改装到现有设计中，从而享受新技术的优势。

图4：超声波焊接可降低温度并增强可靠性

安森美深知可靠性不容忽视。因此所有QDual3模块均经过严格的可靠性测试，且测试标准远超市场上同类器件。我们的湿度测试要求产品承受960V偏压长达2000小时，而同类器件仅需承受80V偏压1000小时。振动测试对于CAV应用至为关键，我们的产品在10G RMS 条件下进行了长达22小时的测试，远超其他产品的5G/1小时标准，可满足AQG324要求。