浅谈瑞能逆导IGBT助推感应加热的卓越实力

技术小课堂不掉线

加热时间快，无明火，功率大，

电能热能转换效率高，

系统成本低等优点的加持下，

感应加热已经在家电市场普遍应用。

与此同时，制造商和最终用户

对感应加热提出了更加精准的需求。

设计一种大功率，高可靠性，

高集成的感应加热系统就很有必要。

本期，

从瑞能半导体WG30R135W1

和WG30R140W1着手，

浅谈瑞能逆导IGBT

助推感应加热的卓越实力。

以电磁炉为例，利用交变电流通过线圈产生方向不断改变的交变磁场，处于交变磁场中的导体的内部将会出现涡旋电流，涡旋电流的焦耳热效应使导体升温，从而实现加热的目的。

下图是典型的电磁炉结构及电路框图，其能量的来源主要是锅具，电容和IGBT组成的单端逆变器产生的交变电流。其中，IGBT是单端逆变器的核心器件。由于RC-IGBT兼具IGBT的优越性能以及反并联二极管的可靠续流性能，所以RC-IGBT非常适用于感应加热应用领域。

图1：典型的电磁炉结构及电路框图

产品说明

以最新生产的RC-IGBT WG30R135W1和WG30R140W1为例，WG30R135W1是一款1350V耐压的产品，WG30R140W1是一款1400V耐压的产品。两者均是30A的额定电流，TO247封装。该产品能够给予客户更多的设计裕量，能够满足电磁炉复杂和恶劣的应用场景，助力电磁炉厂商的设计和应用。

下图是选择了一些国内和国际上的产品规格相近的一些产品在整机上做的温升测试，室温为25ºC, 运行10分钟，然后记录下器件的壳温。从对比的结果上看，瑞能的RC-IGBT产品温度基本处于同类产品中最优的，这主要得益于RC-IGBT较低的损耗。

图2：温升测试产品表现

可靠性表现

由于人们的烹饪习惯和应用场景是不同的，电磁炉的运行工况往往也是非常复杂的。比如在电磁炉的锅检或者刚刚启动的时候，IGBT可能不会实现ZVS，这时电流直接流过电容，此时脉冲电流往往是非常大的，这就要求IGBT能在这种高电压和大脉冲电流下顺利开通，并且保证保证波形平滑无震荡。

下图是瑞能RC-IGBT产品和国内某友商在这种状态下的开通波形，可以看出瑞能RC-IGBT产品能够在高电压、大脉冲电流条件下具有稳定平滑的开关波形，可靠性更高。

图3：瑞能RC-IGBT产品（上）

与国内某友商（下）的开通波形对比

由于应用场景的多样化，比如在移锅或者颠锅或者面临一些浪涌，就要求IGBT要有较高的击穿耐压应力。下图是实验室根据客户工况测试的结果，从中可以看出瑞能RC-IGBT产品具有较强的耐击穿电压，可靠性更强。

图4：瑞能RC-IGBT产品（左）

与国内某友商（右）面对电磁炉不可预测工况的波形对比

看懂RC‐IGBT 

RC‐IGBT 为Reverse Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor 的简称, 是IGBT产品家族针对不同应用特点发展出来的一个重要分支。

图5：瑞能RC-IGBT的剖面图

RC‐IGBT 主要是将集电极中的部分P区替换为N区，与发射极中的P区形成PIN二极管。一般IGBT产品往往需要反并联一个二极管，但是RC‐IGBT通过将续流二极管芯片巧妙的集成到IGBT芯片中，可以有效提升晶圆的利用率，以此来实现器件性能的提升和成本的降低。RC-IGBT已经成为感应加热应用的首选。