由于IGBT小電流轉(zhuǎn)換大功率的能力，在電源中已是不可或缺的一部分。在不同類型的電路應(yīng)用中，IGBT已成了的解決方案，如變頻器。隨著電力費(fèi)用的不斷上漲，變頻器可以有效地提高工廠生產(chǎn)效率。其主要作用是調(diào)節(jié)三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于電網(wǎng)的頻率，所以可以通過改變電網(wǎng)頻率從而改變發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速。
    標(biāo)準(zhǔn)變頻器的設(shè)計
    變頻器主要由三部分組成：整流、濾波及逆變（如圖1所示）。首先將三相供電電源經(jīng)全波整流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}沖，然后經(jīng)濾波電容平滑濾波。經(jīng)逆變器調(diào)節(jié)輸出電壓及輸出頻率。而逆變器主要由六個IGBT組成，兩個一組形成三個支流回路，然后通過對濾波之后的電壓用脈寬調(diào)制方法（pulse width modulation， PWM）調(diào)節(jié)逆變器輸出。

    圖1：變頻器原理圖
    IGBT驅(qū)動
    IGBT由集成驅(qū)動電路對其提供電源并加以控制，而驅(qū)動電路相對于輸入部分則是獨立的，因此需要進(jìn)行電氣隔離，光耦一般作為控制信號的隔離。對于IGBT的供電電源，通常由兩個增強(qiáng)型隔離DC/DC轉(zhuǎn)換器提供。
    IGBT結(jié)合了MOSFET的高輸入阻抗以及雙極型三極管的低導(dǎo)通壓降的特性，且可被小電流控制。由于IGBT導(dǎo)通時，在集電極-發(fā)射極之間有很小的壓降，損耗很低，因此作為切換高壓和大電流，IGBT是理想的選擇。在IGBT導(dǎo)通的過程中，柵極電容充電越快越好，但是這也會導(dǎo)致短時間的電流尖峰。柵極電阻RG則限制了在可接受的di/dt條件下長允許導(dǎo)通時間。當(dāng)IGBT關(guān)斷時，柵極電容放電越快越好，這可以用適當(dāng)?shù)目刂齐妷篤G-達(dá)成。當(dāng)使用對稱電源為IGBT供電，+15V作為其導(dǎo)通電壓，則關(guān)斷電壓VG-為-15V。如果柵極電壓下跌太快，設(shè)備的器件會承受很大的電壓尖峰。為了保護(hù)部件，通常會在關(guān)斷時需要降低控制電壓，并且還要在可接受的dv/dt條件下迅速放電，由測試發(fā)現(xiàn)-9V是一個比較合適的關(guān)斷電壓。由圖2所示的IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷的電流和電壓曲線可知，不同的關(guān)斷電壓，對IGBT性能影響有明顯區(qū)別。所以工程師可以有兩種選澤：使用簡單對稱式±15V的轉(zhuǎn)換器；或者為了更好的性能選擇費(fèi)用高、體積大的兩個轉(zhuǎn)換器，為其提供+15V和-9V。

    圖2：IGBT開關(guān)；右邊是電流和電壓開關(guān)的曲線圖。降低關(guān)斷電壓至可接受的dv/dt負(fù)載的優(yōu)勢是十分顯著的。
    IGBT轉(zhuǎn)換器作為市場上的新型產(chǎn)品，因其具有非對稱雙輸出+15V和-9V，所以非常適合作為IGBT的驅(qū)動電路（如圖3所示），并且還可以滿足體積小、節(jié)省成本的要求。
    圖3：在IGBT的控制階段（圖1的IAS）中，控制電路（藍(lán)色）和電源電路（紅色）是完全分開的
    為什么隔離對于延長使用壽命如此重要
    如濾波之后的電壓在560V左右，所以隔離強(qiáng)度好像不是一個大問題。以經(jīng)驗來說，我們會認(rèn)為隔離電壓是濾波電壓的兩倍就已足夠。但是如果考慮到高達(dá)16kHz的開關(guān)頻率和陡峭的開關(guān)沿，很明顯也要把其他方面因素考慮進(jìn)去以達(dá)到有效的隔離。因為開關(guān)速度通常都在μs的范圍之內(nèi)，所以絕緣失效并不會被立即發(fā)現(xiàn)。但是隨著系統(tǒng)的運(yùn)行，負(fù)載可以導(dǎo)致器件提前發(fā)生故障，正如俗話所說「水滴石穿」。
    當(dāng)考慮隔離的時候，變壓器的電氣間隙和爬電距離極為重要。電氣間隙和爬電距離通常在頻率50Hz的條件下給出標(biāo)稱值。通常在電機(jī)控制系統(tǒng)中會發(fā)現(xiàn)在較高且不規(guī)律的頻率下，磁性器件和材料的自身屬性會產(chǎn)生很大的不同。另外，陡峭的開關(guān)沿也會產(chǎn)生寄生電容。因此僅僅仰賴變壓器繞組的功能型隔離是不明智的。雙重型或基本型的隔離因變壓器內(nèi)部繞組之間多加了一層絕緣材料，因此可以提供更高的安全保障。
    綜上所述，我們建議選擇遠(yuǎn)高于預(yù)期的電壓峰值的隔離電壓。如果與基本型或增強(qiáng)型隔離相結(jié)合，IGBT轉(zhuǎn)換器的可靠性可以大幅度提升。事實上，廠商不會都在規(guī)格書中提供足夠的產(chǎn)品信息，這會讓工程師很難在同類產(chǎn)品中做比較。有的規(guī)格書中的隔離耐壓的測試時間是「一秒」，而其他的規(guī)格書卻是「一分鐘」或「連續(xù)的」。測試的時間越久，隔離耐壓值越低。為了確保使用者可以地判斷隔離值，RECOM研發(fā)出一個隔離值計算器（如圖4所示），它可以讓您簡單的比較不同產(chǎn)品之間的隔離差異。
    高性能的RECOM IGBT轉(zhuǎn)換器
    為了盡可能滿足各種應(yīng)用的需求，RECOM推出了7種系列IGBT轉(zhuǎn)換器。所有轉(zhuǎn)換器在5V、12V或24V的輸入電壓時具有+15V和-9V的非對稱輸出，可謂是對IGBT驅(qū)動定制的轉(zhuǎn)換器。同時RECOM也提高了IGBT轉(zhuǎn)換器的隔離等級，從3kV （RH-xx1509D）到6.4kV （RxxP1509D）的隔離耐壓可以很好的滿足不同的應(yīng)用。為了滿足工程師對轉(zhuǎn)換器的體積的要求，因此我們新系列IGBT轉(zhuǎn)換器為工程師提供了更多的尺寸選擇：小巧型SIP7封裝 （RP-xx1509D）、常規(guī)型DIP14封裝 （RKZ-xx1509D）、扁平微型DIP24 （RV-xx1509D）。
    這些1W和2W模塊通過了EN60950-1，符合RoHS2和REACH規(guī)范不含任何有害物質(zhì)，并依照RECOM產(chǎn)品的慣例享有三年質(zhì)量保證。