GaN基功率器件技术正在快速发展,其应用已扩展到包括太阳能逆变器在内的更广阔的应用领域。由于固有的针对高、低压电能变换拓扑的可扩展性,并且其优值(FOM)较Si基器件有非常显著的改善,GaN功率产品注定会对未来高效光伏太阳能逆变器/变换器产生直接的影响。GaN基器件能降低每一级电能变换所带来的损耗,所以它将有助于增加收集到的总能量。将其与驱动集成电路和其它部件集成在一起,可以缩小系统尺寸,并推动大规模的商业化生产。本文介绍了G a N基功率技术的最新进展、未来产品路线的发展趋势,以及传统逆变器的和光伏微逆变器中AC/DC和DC/DC拓扑的实测结果和仿真实例。
最近的模块研发工作已经生产出封装在SP1模组中的快速开关,1200V、13mΩ、增强型SiC JFET半桥模块。这些模块由36mm^2 SiC VJFET和23mm^2肖特基管的并联组合而成。在I_D=100A条件下,获得2.7mΩ-cm^2的比导通电阻。开关测试采用了标准的双脉冲感性负载电路,在600V、100 A、温度分别为25℃和150℃的条件下,得到了历史最低的总开关损耗——100A、150℃下为1.25mJ。本文详细介绍测试的开关性能、所采用的栅极驱动电路,以及获得这些结果推荐使用的缓冲器。
医疗仪器、焊机和等离子切割机用电源的市场在不断扩大,这些设备工作在20～50kHz或更高的高频范围。本文讲述了近来开发的、用于这一高频领域的I G BT模块的设计理念。由于在这些应用中工作频段为高频范围,因此器件的开关损耗(开通、关断以及反向恢复损耗)是主要的功耗。通过降低背P+层载流子密度(注**——见正文),减小IGBT芯片中元胞的重复步距,并优化IGBT/FWD通态电压与开关损耗之间的折衷关系,可以得到更低的开关损耗。因而,这种新开发的IGBT模块的总功耗比标准IGBT模块(第5代系列)降低了25%。使用这种模块,能进一步提高效率、实现系统的小型化。
