全球對于節能和綠色能源的需求使得馬達變頻驅動在工業應用領域不斷增長，甚至還擴展到民用產品和汽車領域。因此在過去幾年，市場對變頻器的需求量和相應的產量一直在持續增長。隨著產量的不斷擴大和技術趨向成熟，變頻器市場競爭也日益激烈，對產品性價比的要求不斷提高。
 
　　標準的三相交流驅動變頻器使用絕緣柵雙極晶體管(IGBT) 來實現主電路中的6個開關，現在除少量小功率、低成本變頻器采用分立IGBT器件外，一般工業變頻器均采用模塊化IGBT(包括IPM)。模塊化概念為用戶提供了一個采用絕緣封裝且經過檢驗的功率開關組件，從而減輕了設計工作量，改進系統性能，并提高了變頻器的功率等級。

　　但即便使用IGBT模塊，設計上的挑戰依然存在。由于IGBT模塊的惡劣工作條件(在高壓和高溫下對大電流進行開關控制)和半導體器件固有弱點，設計工程師必須在確保IGBT模塊能夠安全工作的同時，發揮其最大性能以實現低成本設計。

　　本文將首先陳述變頻器設計工程師所面臨的主要挑戰，然后介紹來自英飛凌科技的創新IGBT芯片和封裝技術及支持工具，并簡要陳述這些解決方案的優點。

變頻器設計面臨的挑戰

　　IGBT能夠安全運行是應用的首要要求。安全運行有兩個基本的條件，超越這兩個條件運行可引起器件的永久性損壞，這兩個條件分別是：

　　1) Vce ≤ Vces，其中Vce是集電極-發射極瞬態電壓，Vces是IGBT芯片的阻斷電壓(數據表上規定為600V/1200V/1700V/3.3kV/6.5kV)

　　2) Tj ≤ Tvj,op,max，其中Tj是IGBT芯片的瞬時結溫，Tvj,op,max(數據表上規定為125℃或150℃)是進行開關工作時所允許的最大結溫

　　要在應用中遵循這兩個條件，必須先理解Vce和Tj是如何建立的。

　　首先，在變頻器電路結構中，IGBT半橋由直流側供電，直流側電壓Vdc幾乎恒定。受電路的電磁場和材料的影響，系統中存在分布電感(見圖 1)，當IGBT以di/dt的速率將電流關斷時，Vce等于Vdc和一個感應電壓di/dt