เทคโนโลยีการจัดการความร้อนของโมดูลพลังงาน

19 สิงหาคม 2025 ข่าว — ท่ามกลางการพัฒนาอย่างรวดเร็วของพลังงานใหม่และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังไฟฟ้าอุตสาหกรรม, 600V Field-Stop IGBT FGH60N60UFD กำลังปรากฏเป็นอุปกรณ์กำลังหลักสำหรับอินเวอร์เตอร์โฟโตโวลตาอิก, อุปกรณ์เชื่อมในอุตสาหกรรม และระบบ UPS ด้วยลักษณะการนำไฟฟ้าและการสลับที่ยอดเยี่ยม ด้วยเทคโนโลยี field-stop ขั้นสูง อุปกรณ์นี้มีแรงดันตกคร่อมต่ำเพียง 1.9V และการสูญเสียจากการสลับ 14μJ/A มอบโซลูชันที่เชื่อถือได้สำหรับการแปลงพลังงานที่มีประสิทธิภาพสูง

สถาปัตยกรรมพลังงานประสิทธิภาพสูง
  FGH60N60UFD ใช้แพ็คเกจ TO-247-3 และรวมโครงสร้าง field-stop IGBT ซึ่งให้แรงดันตกคร่อมต่ำอย่างน่าทึ่งเพียง 1.9V ที่กระแสไฟ 60A — ลดการสูญเสียจากการนำไฟฟ้าลง 20% เมื่อเทียบกับ IGBT ทั่วไป การออกแบบชั้นเก็บประจุที่เหมาะสมที่สุดช่วยให้พลังงานปิดต่ำเป็นพิเศษเพียง 810μJ รองรับการสลับความถี่สูงเกิน 20kHz

การออกแบบที่เพิ่มความน่าเชื่อถือ

ความทนทานต่ออุณหภูมิ: ช่วงอุณหภูมิรอยต่อ -55°C ถึง 150°C ตรงตามความต้องการด้านสิ่งแวดล้อมระดับอุตสาหกรรม

 ความแข็งแกร่ง: แรงดันไฟฟ้าพังทลาย 600V และความสามารถในการกระแสพัลส์ 180A เพื่อภูมิคุ้มกันต่อไฟกระชากชั่วคราว

 การปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม: เป็นไปตามข้อกำหนด RoHS ปราศจากสารอันตรายที่ถูกจำกัด

พารามิเตอร์ประสิทธิภาพหลัก

1. ระบบอินเวอร์เตอร์โฟโตโวลตาอิก

  ในอินเวอร์เตอร์แบบสตริง อุปกรณ์นี้ให้ประสิทธิภาพการแปลงมากกว่า 98.5% ผ่านการขับเคลื่อนเกตที่เหมาะสมที่สุด (แนะนำแรงดันไฟฟ้าขับเคลื่อน 15V) ลักษณะการกู้คืนแบบย้อนกลับที่รวดเร็ว (trr=47ns) ช่วยลดการสูญเสียจากไดโอด freewheeling ลง 46%

2. อุปกรณ์เชื่อมในอุตสาหกรรม
  เมื่อใช้ในวงจรไฟหลักของเครื่องเชื่อมแบบอาร์ค ร่วมกับโซลูชันระบายความร้อนด้วยน้ำ (ความต้านทานความร้อน <0.5°C/W) รองรับกระแสไฟออกต่อเนื่อง 60A โดยควบคุมอุณหภูมิที่ ΔT<30K ทำให้มั่นใจได้ถึงการทำงานที่เสถียรเป็นเวลานาน

3. UPS ศูนย์ข้อมูล
  ในวงจร PFC ความถี่สูง 20kHz อุปกรณ์นี้ช่วยลดการสูญเสียจากการสลับลง 35% เมื่อเทียบกับ MOSFET ที่ใช้ซิลิคอน เพิ่มประสิทธิภาพของระบบเป็นมากกว่า 96% และลดการสูญเสียพลังงานได้อย่างมาก

1. การออกแบบวงจรขับเคลื่อน

การเลือกตัวต้านทานเกต:

ตามสูตรค่าเริ่มต้นที่แนะนำ: 5Ω (ต้องมีการปรับให้เหมาะสมในโลกแห่งความเป็นจริง)

วงจรป้องกัน:

ไดโอด Zener ขนาน 18V ระหว่างเกตและแหล่งกำเนิดเพื่อป้องกันการพังทลายของแรงดันไฟฟ้าเกิน

เพิ่มวงจร Miller clamp เพื่อระงับการครอสทอล์กของแขนสะพาน

2. โซลูชันการจัดการความร้อน

การเลือกฮีทซิงค์:

ตามสูตรการกระจายพลังงานภายใต้สภาวะการทำงาน 60A/20kHz อุปกรณ์ต้องการการกระจายพลังงาน ≥50W ขอแนะนำให้ใช้ฮีทซิงค์แบบอะลูมิเนียมที่มีความต้านทานความร้อน <1.5°C/W

ขั้นตอนการติดตั้ง:

ทาจาระบีระบายความร้อน (K≥3W/mK)

แรงบิดในการยึดต้องควบคุมภายใน 0.6Nm ±10%

3. ข้อมูลจำเพาะของเลย์เอาต์ PCB

Power Loop:

ใช้การเชื่อมต่อแบบ Kelvin เพื่อลดการเหนี่ยวนำปรสิต

รักษาระยะห่าง ≥2mm ระหว่างร่องทองแดงบวก/ลบ (สำหรับระบบ 600V)

การแยกสัญญาณ:

ใช้สายไฟแบบบิดเกลียวหรือแบบมีฉนวนสำหรับสัญญาณขับเคลื่อน

ใช้การเชื่อมต่อแบบจุดเดียวระหว่างกราวด์พลังงานและกราวด์สัญญาณ

ท่ามกลางการเปลี่ยนแปลงพลังงานทั่วโลกที่เร่งตัวขึ้น เทคโนโลยี field-stop IGBT รุ่นที่สามซึ่งแสดงโดย

FGH60N60UFD กำลัง ได้รับโอกาสการเติบโตใหม่ ในภาคการผลิตไฟฟ้าจากโฟโตโวลตาอิก อุปกรณ์’s

ความเข้ากันได้กับอินเวอร์เตอร์แบบสตริงยังคง ดีขึ้น โดยส่วนแบ่งตลาดทั่วโลกคาดว่าจะเกิน 35% ภายในปี 2026 ใน

การใช้งานในอุตสาหกรรม ข้อได้เปรียบด้านต้นทุน-ประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม ยังคงรักษาความโดดเด่นในอุปกรณ์กำลังไฟปานกลาง

ต่ำกว่า 200kW โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเครื่องเชื่อมและเซอร์โวไดรฟ์ ซึ่งอัตราการเจาะ ถึง 42%

ในระดับนวัตกรรมทางเทคโนโลยี ผลิตภัณฑ์รุ่นต่อไปจะพัฒนาไปในทิศทางต่อไปนี้:

1. การบูรณาการอัจฉริยะ: เซ็นเซอร์อุณหภูมิในตัวและวงจรวินิจฉัยข้อผิดพลาด

2. การเพิ่มประสิทธิภาพของวัสดุ: การนำเทคโนโลยีชั้น passivation แบบใหม่มาใช้เพื่อลดการสูญเสียจากการสลับลงอีก 15%

3. นวัตกรรมการบรรจุภัณฑ์: การพัฒนาบรรจุภัณฑ์แบบพิน TO-247-4 เพื่อเปิดใช้งานการเชื่อมต่อ Kelvin emitter

การวิเคราะห์ตลาดระบุว่าตลาด IGBT ทั่วโลกจะเติบโตในอัตราการเติบโตต่อปี (CAGR) ที่ 8.7% จาก

2025 ถึง 2030 โดยมีการใช้งานพลังงานใหม่คิดเป็นมากกว่า 55% ของการเติบโตนี้ การใช้ประโยชน์จากแรงดันไฟฟ้าในการนำไฟฟ้าต่ำ

ลดลง 1.9V และลักษณะการสลับที่เหนือกว่า FGH60N60UFD พร้อมที่จะครองตำแหน่งเชิงกลยุทธ์ที่สำคัญ

ในการขยายตัวนี้

วงจร Half-Bridge อินเวอร์เตอร์โฟโตโวลตาอิก

ข้อมูลจำเพาะของส่วนประกอบหลัก:

D1/D2: ไดโอดกู้คืนเร็ว (Trr < 50ns)

C1/C2: ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์ ESR ต่ำ

L1: ตัวเหนี่ยวนำแบบทอรอยด์เหล็ก-ซิลิคอน-อะลูมิเนียม

ประเด็นสำคัญในการออกแบบ:

การออกแบบแบบขนานสามเท่าพร้อมตัวต้านทานการแบ่งกระแส (0.1Ω/5W)

หม้อแปลงแกนนาโนคริสตัลไลน์เพื่อลดการสูญเสียกระแสวน

ข้อผิดพลาดในการซิงโครไนซ์สัญญาณขับเคลื่อน <100ns

หมายเหตุ: การวิเคราะห์นี้อิงตามเอกสารทางเทคนิคที่เปิดเผยต่อสาธารณชน สำหรับการออกแบบโดยละเอียด โปรดดูเอกสารข้อมูลอย่างเป็นทางการ FGH60N60UFD Rev.1