瑞能RC-IGBT产品在电磁炉中的应用方案

电磁炉由于集中加热效率高、 无明火、 安全性佳、 体积小便于移动等效能，越来越受到人们的喜爱。

蛇年开篇，瑞能半导体率先揭秘，让电磁炉实现“一键升级”的明星选手RC-IGBT（逆导型IGBT）。

电磁炉「小科普」

电磁炉的原理是电磁感应现象，即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流，涡流的焦耳热效应使导体升温，从而实现加热食物的目的。

图2：典型的电磁炉结构及线路框图

上图是典型的电磁炉结构及电路框图，加热的能量来源主要是锅具、电容和IGBT组成的单端逆变器产生的交变电流。

解锁「RC-IGBT」

RC‐IGBT为Reverse Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor 的略称, 是针对不同应用特点发展的一个重要分支。

图3：瑞能RC-IGBT的剖面图

上图是瑞能RC-IGBT的剖面图，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，由于是集成在一起，这样可以有效缩减封装体积，以此来实现器件性能的提升和成本的降低。

1品类丰富，多指标亮眼

图4：瑞能RC-IGBT产品列表

为了满足市面上感应加热不同的功率等级以及国内外不同的电网电压等级的需求，瑞能推出了一系列RC-IGBT产品：电压等级包含1100V,1350V以及1400V，其中1100V产品主要适用于日本、美国等110V电网等级区域，1350V和1400V产品主要适用于中国，欧洲等220V电网等级区域。所有的产品均是TO247封装。

2性能卓越，“含金量”十足

为了更好对比瑞能RC-IGBT的性能，以瑞能WG30R135W1为例，从温升仿真等几个方面来比较下瑞能的产品在行业同类产品中的性能。

如下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，然后记录下散热器的温度。

图5：瑞能RC-IGBT升温测试产品表现

从对比的结果上看，瑞能RC-IGBT产品温度基本处于同类产品中最优，这主要得益于RC-IGBT较低的损耗。

图6：瑞能RC-IGBT器件损耗仿真对比数据

为了更好理解器件损耗的分布，我们做了损耗仿真，并且选择了市面上最佳的竞品。所有的器件都处在软开关的状态，从仿真结果可以看出，一般在感应加热这个应用领域，IGBT器件的导通损耗和关断损耗占绝对的大头。一般导通损耗占60%-70%，关断损耗占30-40%，不同器件的性能会略有差异。该对比图中可以明显看出瑞能的产品损耗更低。

3运行性能更可靠，支撑有力

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，这个时候电流直接流过电容，这个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，并且保证波形平滑无震荡。

 

图7：瑞能RC-IGBT产品（上）

与某友商（下）在非ZVS工况下开通波形对比

上图是瑞能RC-IGBT和国内某友商在这种情况下的开通波形，从中可以看出瑞能 RC-IGBT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。

由于应用场景的多样化，比如说在移锅或者颠锅或者面临一些浪涌的工况，这些就要求IGBT必须要有较高的击穿耐压应力。

图8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具有较强的耐击穿电压，可靠性更强。

 

图8：瑞能RC-IGBT产品（上）

与某友商（下）极限耐压波形对比

从以上的对比分析可以看出瑞能的RC-IGBT产品能够给予客户更高的电压设计和热设计裕量，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。

RC-IGBT

产品种类丰富，设计性能卓越，运行可靠性高，RC-IGBT为电磁炉的“升级之路”保驾护航。