基于IGBT7 140A大电流单管的150kW高性价比功率解决方案

来源：21Dianyuan

功率半导体器件不断走向成熟的标志之一，就是芯片的代次更迭和系列化。英飞凌IGBT单管产品线通过持续优化结构、工艺与性能，为不同应用领域提供有针对性的参数优化方案。

英飞凌IGBT单管产品线概览

以英飞凌的IGBT单管产品为例，在售的所有单管产品系列覆盖了不同的电压等级、开关频率、短路能力及软硬开关应用场景。从H3、H5到最新的H7，以及R5、R6、RC等系列，形成了完整的解决方案矩阵。

• IGBT5系列：以650V产品为例，可细分为L5、S5、H5、WR5、WR6五个系列，各有其特点与最佳应用领域。

• IGBT7系列：包括650V的H7、T7，750V的H7，以及1200V的H7、S7等。

不同系列IGBT产品的核心区别在于饱和导通压降和开关损耗的优化与平衡，以满足多样化的设计需求。

IGBT7 H7系列的技术优势

在1200V电压等级中，H7系列拥有极小的饱和导通压降和开关损耗。与前代产品相比，其性能提升显著：

1200V IGBT H7的核心价值在于更高效、更紧凑、更可靠。它通过降低损耗和提升耐温能力，帮助工程师在减小系统体积的同时提升输出功率，是当前中高功率应用的最佳选择。

重点型号与应用领域

在众多H7产品中，TO-247-3pin封装的IKQ140N120CH7和TO-247-4pin封装的IKY140N120CH7拥有最大的电流等级，达到了140A。它们可广泛应用于UPS、充电桩、光伏逆变器、电焊机、储能等领域。

以光伏和储能中常见的T型NPC拓扑为例，其功率扩展性极为灵活：

• 竖管使用1颗140N120CH7，可实现50kW功率等级。

• 竖管使用2颗并联，可实现100kW功率等级。

• 竖管使用3颗并联，则可实现136kW功率等级。

开关特性实测对比

在母线电压600V、电流90A、驱动电阻4.7Ω、驱动电压+15V/–5V的严格测试条件下，我们对两款产品进行了实测：

IKQ140N120CH7 (3pin) 测试结果：

● 开通延时：131.5ns | 开通能量：5560μJ

● 关断延时：212.5ns | 关断能量：1498μJ

观察：开关过程中VGS有明显的过冲。

IKY140N120CH7 (4pin) 测试结果：

● 开通延时：38.5ns | 开通能量：3010μJ

● 关断延时：229.5ns | 关断能量：1549μJ

观察：开关过程中VGS几乎没有过冲。

4引脚封装的优势：开尔文驱动结构

在相同的测试条件下，TO-247-4pin的IKY140N120CH7的VGS没有过冲，这得益于4PIN封装的开尔文驱动结构，实现了驱动回路和功率回路的解耦。基于同样的原因，4PIN封装器件在进行并联使用时，具有更佳的动态均流效果。打开IGBT功率模块，其内部的IGBT也普遍采用开尔文驱动结构。

我们对IKY140N120CH7进行了反向恢复特性测试(条件同开关特性测试)。测试结果为：反向恢复电流达到100A，反向恢复时间108ns。

静态参数与总结

在静态参数方面，两款器件在驱动电压15V、电流140A时，25℃下饱和压降典型值为1.7V，175℃下也仅为2V，有效减少了导通损耗。其阈值电压为5.5V，能够有效降低误导通的风险。

总结而言，在150kW以内的应用中，大电流单管IGBT是极具性价比的方案。相比功率模块，成本可降低约一半。IKQ140N120CH7和IKY140N120CH7凭借其出色的性能，能够帮助工程师进一步提升UPS、充电桩、光伏逆变器、电焊机、储能等设备的各项性能。