本文源于：安森美
最近，碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN) 等宽禁带半导体的应用日益增多，受到广泛关注。然而，在这些新技术出现之前，许多高功率应用都是使用高效、可靠的绝缘栅双极型晶体管 (IGBT)，事实上，许多此类应用仍然适合继续使用 IGBT。在本文中，我们介绍 IGBT 器件的结构和运行，并列举多种不同 IGBT 应用的电路拓扑结构，然后探讨这种多用途可靠技术的新兴拓扑结构。
图 1 沟槽场截止 IGBT 结构
图 2 焊接机框图
焊接逆变器中常用的拓扑结构包括全桥、半桥和双管正激，而恒定电流是最常用的控制方案。占空比因负载电平和输出电压而异。全桥和半桥拓扑结构的 IGBT 开关频率通常在 20 至 50 kHz 之间。
2.电磁炉
对于电磁炉，比较重要的要求包括：
高频开关 功率因数接近一 宽负载范围
感应加热应用的输出功率控制通常基于可变频率方案。这是一种根据负载或线路频率变化来应用的基本方法。然而，该方法存在一个主要缺点：若要在宽范围内控制输出功率，频率需要大幅变化。
感应加热最常用的拓扑结构基于谐振回路。谐振转换器的主要优势是高开关频率范围，同时能效不会降低。谐振转换器采用零电流开关 (ZCS) 或零电压开关 (ZVS) 等控制技术来降低功率损耗。谐振半桥 (RHB) 转换器和准谐振 (QR) 逆变器是备受欢迎的拓扑结构。RHB 结构的优势包括负载工作范围大，并且能够提供超高功率。
图 5 RHB 和 QR 拓扑结构
QR 转换器的主要优势是成本较低，因此非常适合低至中功率范围（峰值功率高达 2 kW）、工作频率介于 20 至 35 kHz 之间的应用。
图 6 半桥拓扑结构显示正输出电流和负输出电流
快速开关给 HB 拓扑结构带来的局限性包括：
只有两个输出电压等级
无源和有源元件受到应力
高开关损耗
栅极驱动难度加大
纹波电流升高
EMI变高
电压处理（无法与高电压母线结合使用）
器件串联增加了实施工作的复杂性
难以达到热平衡
高滤波要求
尽管 IGBT 已经问世很多年，但该技术仍是许多高电压和电流应用的理想之选。IGBT 不仅越来越多地应用于传统设计，还应用于新设计，因为新推出的器件在不断地推动 Vcesat 降低至 1V，并通过新型结构来提高电流密度和开关损耗。若要在使用 IGBT 的过程中获得最大效益，一个关键因素是先了解应用要求，然后选择合适的电路拓扑结构加以实施。
原文始发于微信公众号（艾邦半导体网）：IGBT如何选择，你真的了解吗？