全球正加速向電氣化轉型，尤其是在交通和基礎設施領域。無論是乘用車還是商用/農業車輛 (CAV)，都在轉向電動驅動。國際能源署 (IEA) 2022 年的數據顯示，太陽能發電量首次超過風電，達到 1300TWh。
轉換能量需要用到逆變器和轉換器。太陽能光伏 (PV) 板產生直流電，而電網中運行的是交流電。電動汽車 (EV)的情況類似，其主驅電池系統提供直流電，而發動機中的主驅電機需要交流電。
在這兩種情況下，電力轉換過程的能效具有重要影響，因為任何能量損失都會轉化為熱量，這就需要風扇或散熱器等散熱措施，進而會擴大整體解決方案的體積。在確保功率的前提下，減小尺寸和重量對於優化空間利用至關重要。
基於 IGBT 的模塊廣泛用於電源轉換應用，模塊的選擇將決定系統的整體性能。了解有關新款半橋 IGBT 模塊的更多信息。參加我們的獨家網絡研討會，了解我們新發布的基於場截止 7 (FS7) IGBT 的 QDual3 模塊。
尋找正確的拓撲
選擇更好地電路配置是實現高能效的關鍵。太陽能逆變器和電池儲能逆變器通常使用三電平有源中性點箝位 (ANPC) 轉換器。這種拓撲結構經過優化設計，
可以提升系統的性能和能效。如圖 1 所示，三個半橋模塊可以連接成 ANPC 拓撲，該拓撲通常使用大功率 IGBT 開關來改善控制並減少損耗。這種拓撲結構還可以降低各個器件上的電壓應力，從而提高可靠性。
設計工程師可通過並聯多個安森美 (onsemi) QDual 3 IGBT 模塊，創建能夠提供 1.6 至 1.8 MW 功率輸出的高性能三電平 ANPC 轉換器。
安森美的新款高功率 QDual3 技術
在 QDual 3 模塊中，開關所使用的底層技術對性能和能效有很大影響。該模塊基於新一代場截止 7 (FS7) IGBT 技術，可以為太陽能逆變器、儲能和 CAV 等高功率應用實現更高的性能水平。主要原因在於其關鍵參數 VCE(SAT) 較前代產品提升了 0.4V。
FS7 技術還使晶片尺寸較之前縮小了約 30%。晶片功率密度的提升，再配合加寬導電路徑和改良電源端子設計等封裝改進，使 QDual3 能夠承載新一代 IGBT 功率模塊輸出的更高電流。
與之前相同外形和尺寸的 600A 模塊相比，Qdual3 方案的電流能力 (800A) 提高了 33%。採用 600A 模塊時，總共需要 36 個模塊才能組合形成 ANPC 1.725MW 逆變器。但 Qdual3 模塊的額定電流更高，達到 800A，因此 1.725MW 逆變器僅需要 27 個模塊。減少 9 個模塊意味著尺寸和重量減小 25%，系統控制成本也會隨之降低。
QDual3 在商用和農業車輛電機驅動中同樣廣受歡迎。整車能夠實現更高的功率，且所需並聯模塊數量更少，能效更高。這些改進有助於增加車輛的續航能力，同時簡化系統設計。
每個模塊都包含一個隔離底板，用於安裝和熱管理。模塊遵循行業標準布局，配置了可焊接引腳，可以直接安裝到 PCB 上。這樣既有助於多源採購，也便於將產品改裝到現有設計中，從而享受新技術的優勢。
安森美深知可靠性不容忽視。因此所有 QDual3 模塊均經過嚴格的可靠性測試，且測試標準遠超市場上同類器件。我們的濕度測試要求產品承受 960V 偏壓長達 2000 小時，而同類器件僅需承受 80V 偏壓 1000 小時。振動測試對於 CAV 應用至為關鍵，我們的產品在 10G RMS 條件下進行了長達 22 小時的測試，遠超其他產品的 5G/1 小時標準，可滿足AQG324要求。
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