一种IGBT型变换器的制作方法

一种igbt型变换器
技术领域
1.本实用新型涉及电学领域，尤其涉及燃料电池用大功率dc/dc变换器，具体而言是一种igbt型变换器。


背景技术：

2.igbt(insulated gate bipolar transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由bjt(双极型三极管)和mos(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有mosfet的高输入阻抗和gtr的低导通压降两方面的优点。gtr饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；mosfet驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。igbt综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600v及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
3.燃料电池用大功率dc/dc变换器（以下简称“fdc”）的主功率器件大多采用igbt模块，常用的igbt模块为62mmigbt，型号为 ff450r12kt4（如图1所示），ff450r12kt4在fdc中的应用拓扑如图2所示，现有技术中，ff450r12kt4在fdc应用中，上桥臂ibgt8保持常关断状态，只用到二极管（以下简称“si
‑
pind”）的功能，由于si
‑
pind的导通损耗和恢复损耗较高，因而增加了ff450r12kt4的热损耗，降低了fdc的电流能力和效率。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种igbt型变换器，所述的这种igbt型变换器要解决现有技术中变换器的电流能力和效率较低的技术问题。
5.本实用新型的一种igbt型变换器，包括电感器、igbt模块、电源、电容器，igbt模块包括igbt和碳化硅二极管，电感器的一端与电源的正极连接，电感器的另一端与igbt的集电极以及二极管的阳极连接，igbt的发射极与电源的负极连接，二极管的阴极与电容器的一端连接，电容器的另一端与igbt的发射极以及电源的负极连接。
6.进一步的，所述的碳化硅二极管5采用碳化硅肖特基二极管。
7.本实用新型与现有技术相比，其效果是积极和明显的。本实用新型使用sic二极管代替型号为ff450r12kt4 的igbt模块上桥臂igbt，增加了变换器的空间利用率和提高型号为ff450r12kt4 的igbt模块的使用效率。sic
‑
sbd5较si
‑
pind在正向导通压降和反向恢复损耗有较大的优势：sic
‑
sbd5的反向恢复损耗降低90%，导通损耗降低70%，整体降低30%。用sic
‑
sbd5替换型号为ff450r12kt4 的igbt模块上桥臂的igbt8使fdc的整体效率提升0.5%(50%负载)。
附图说明
8.图1为现有技术中的上桥臂和下桥臂的电路原理示意图。
9.图2为现有技术中的变换器的电路原理示意图。
10.图3为本实用新型的一种igbt型变换器的电路原理示意图。
11.图4为sic
‑
sbd与si
‑
pind的正向导通压降的比较示意图。
12.图5为sic
‑
sbd的反向恢复损耗波形示意图。
13.图6为si
‑
pind的反向恢复损耗波形示意图。
14.图7为图2和图3两种模式的开关损耗对比示意图。
15.图8为sic
‑
sbd与si
‑
pind的损耗比较示意图。
16.图9为sic
‑
sbd与si
‑
pind的升压dc变换器效率比较示意图。
具体实施方式
17.以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述，但本实用新型并不限制于本实施例，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型的保护范围。
18.如图3～图9所示，本实用新型的一种igbt型变换器，包括电感器4、igbt模块9、电源3、电容器7，igbt模块9包括igbt6和碳化硅二极管5，电感器的4一端与电源3的正极连接，电感器4的另一端与igbt6的集电极以及二极管5的阳极连接，igbt6的发射极与电源3的负极连接，二极管5的阴极与电容器7的一端连接，电容器7的另一端与igbt6的发射极以及电源3的负极连接。
19.进一步的，所述的碳化硅二极管5采用碳化硅肖特基二极管。
20.具体的，igbt6的基极连接驱动电路。
21.本实用新型的工作原理：
22.如图3所示，本实用新型使用sic二极管5（以下简称“sic
‑
sbd5”）代替型号为ff450r12kt4 的igbt模块上桥臂的igbt，增加了型号为ff450r12kt4 的igbt模块的空间利用率，提高了型号为ff450r12kt4 的igbt模块的使用效率。
23.sic
‑
sbd5较si
‑
pind在正向导通压降和反向恢复损耗有较大的优势：
24.1、sic
‑
sbd5正向导通压降小，如图4所示。
25.2、sic
‑
sbd5反向恢复损耗小，如图5和图6所示。
26.如图8所示，sic
‑
sbd5的反向恢复损耗降低90%，导通损耗降低70%，整体降低30%。
27.如图9所示，用sic
‑
sbd5替换型号为ff450r12kt4 的igbt模块上桥臂的igbt使fdc的整体效率提升0.5%(50%负载)。
28.本实用新型用sic
‑
sbd5替换型号为ff450r12kt4 的igbt模块上桥臂的igbt，将型号为ff450r12kt4 的igbt模块重新封装，功率模块（igbt、mos）的定制封装是非常成熟的工艺。
29.具体的，本实用新型中的igbt、型号为ff450r12kt4 的igbt模块、电感器、电源、碳化硅二极管、碳化硅肖特基二极管、电容器等均采用现有技术中的公知方案，本领域技术人员均已了解，在此不再赘述。


技术特征：
1.一种igbt型变换器，其特征在于：包括电感器（4）、igbt模块（9）、电源（3）、电容器（7），igbt模块（9）包括igbt（6）和碳化硅二极管（5），电感器（4）的一端与电源（3）的正极连接，电感器（4）的另一端与igbt（6）的集电极以及二极管（5）的阳极连接，igbt（6）的发射极与电源（3）的负极连接，二极管（5）的阴极与电容器（7）的一端连接，电容器（7）的另一端与igbt（6）的发射极以及电源（3）的负极连接。2.根据权利要求1所述的一种igbt型变换器，其特征在于：所述的碳化硅二极管（5）采用碳化硅肖特基二极管。

技术总结
本实用新型的一种IGBT型变换器，包括电感器、IGBT模块、电源、电容器，IGBT模块包括IGBT和碳化硅二极管，电感器的一端与电源的正极连接，电感器的另一端与IGBT的集电极以及二极管的阳极连接，IGBT的发射极与电源的负极连接，二极管的阴极与电容器的一端连接，电容器的另一端与IGBT的发射极以及电源的负极连接。本实用新型使用SIC二极管代替上桥臂IGBT，增加了变换器的空间利用率和提高变换器的使用效率。SIC


技术研发人员：赵东 韩卫军
受保护的技术使用者：氢荣（上海）新能源科技有限公司
技术研发日：2021.02.09
技术公布日：2021/9/7