有

50/60Hz 调制，输出电感器 L1 和 L2 便可以保持实际可行的较少尺寸，提供有效的谐波

滤波。再者，逆变器的可听声也可以降到最低，因为开关频率已经高于人类的听觉范围。

 

我们研究过采用不同

IGBT 组合的各种开关技术后，认定能够实现最低功率耗损和最高逆

变器性能的最好组合，是高侧晶体管利用超高速沟道

IGBT，而低侧部分就采用标准速度的

平面器件。与快速和标准速度平面器件比较，开关频率在

20kHz 的超高速沟道 IGBT 提供最

低的总通态和开关功率损耗组合。高侧晶体管的开关频率为

20kHz 的另外一个优点，是输

出电感器有合理的小尺寸，同时也容易进行滤波。在低侧方面，我们把标准速度平面

IGBT

的开关频率定在

60Hz，使功率损耗可以保持在最低的水平。 

当我们细看高电压

(600V)超高速沟道 IGBT 的开关性能，便会知道这些器件为 20kHz 的开

关频率进行了优化。这使设计在相关的频率下能够保持最少的开关损耗，包括集电极到发射
极的饱和电压

Vce(on)及总开关能量 ETS。结果，总通态和开关功率损耗便可以维持在最低

的水平。根据这一点，我们选择了超高速沟道

IGBT，例如，IRGB4062DPBF 作为高侧功率

器件。这种超高速构道

IGBT 与一个超高速软恢复二极管采用协同封装，进一步确保低开关

耗损。

 

此外，这些

IGBT 不用要求短路额定值，因为当逆变器的输出出现短路时，输出电感器 L1

和

L2 会限制电流 di/dt，从而给予控制器足够的时间做出适当的回应。还有，与同样尺寸的

非短路额定

IGBT 比较，短路额定 IGBT 提供更高的 Vce(on)和 ETS。由于拥有更高的

Vce(on)和 ETS，短路额定 IGBT 会带来更高的功率损耗，使功率逆变器的效率降低。 

再者，超高速沟道

IGBT 也提供方形反向偏压工作区、最高 175

℃结温，还可承受 4 倍的额

定电流。为了要显示它们的耐用性，这些功率器件也经过

100%钳位电感负载测试。与高侧不

同，通态耗损支配了低侧

IGBT。因为低侧晶体管的工作频率只有 60Hz，开关损耗对这些器

件来说微不足道。标准速度平面

IGBT 是特别为低频率和较低通态耗损而设计。所以，随着

低侧器件于

60Hz 进行开关，这些 IGBT 要通过采用标准速度平面 IGBT 来达到的最低功率

耗损水平。因为这些器件的开关损耗非常少，标准速度平面

IGBT 的总耗散并没有受到其开

关耗损所影响。基于这些考虑，标准速度

IGBT IRG4BC20SD 因此成为低功率器件的最好选

择。一个第四代

IGBT 与超高速软恢复反向并联二极管协同封装，并且为最低饱和电压和低

工作频率

(<1kHz)进行优化。在 10A 下的典型 Vce(on)为 1.4V。针对低正向降压及反向漏电流，

跨越低侧

IGBT 的协同封装二极管已经优化了，以在续流和反向恢复期间把损耗降到最低。 

　　
逆变器效率

 

图

2 展示了系统层面的全桥功率逆变器电路。就如图中所示，H 桥的每一支管脚由高电流、

高速栅极驱动器

IC，以及独立低和高侧参考输出通道所驱动。驱动器 IRS2106SPBF 的浮动

通道容许自举电源为高侧功率电器件工作。因此，它免除了高侧驱动对隔离式电源的需求。
这有助整体系统去改善逆变器的效率和减少零件数目。当电流续流到低侧

IGBT 协同封装二

极管，这些驱动器的自举电容器会在每个开关周期

(50μs)更新。 

图

2 全桥功率逆变器电路