摘要：本文主要介紹士蘭IGBT芯片和模塊的技術發展歷程，以及在低壓中大功率變頻器并聯應用的典型案例。

據國家能源局2020年公布的數據，全社會用電量75110億千瓦時，如果節省5%，則可以節約用電近3755億千瓦時，相當于3.7個三峽大壩的年發電量。從我國目前全社會用電結構中來看，工商業用戶耗電量約占80%，其中電機耗電為用電終端中占比*大的部分，約占工業用電的75%，國內總耗電的60%。據統計，風機泵類等通過調速控制可節能30％～60％。

變頻器除了節能應用以外，還可以調節電機的轉矩極限，調整電機的停止方式，減少系統的機械傳動部件，使整個傳動系統啟動時需要的功率更低，啟動電流更小，對電網的沖擊更小，還可以輕松實現加速功能，**控制速度，如下圖1所示的各種中大功率變頻器的應用。

圖1 變頻器的不同行業應用

國內外變頻器制造商提供了多種電壓等級的產品，低壓產品有200V、400V（380V）、440V、600V、480V、500V、550V、575V、600V、660V、690V、950V等系列。低壓產品中，中大功率范圍很廣，電壓型變頻器單機目前可做到710kW，電流型變頻器可以做到6000kW以上。

對于低壓變頻器的拓撲都比較單一，主回路主要有以下兩種：一種為不可控整流+制動+全橋三相逆變（如下圖2）；另外一種是PWM整流+制動+全橋三相逆變的四象限結構。對低壓大功率變頻器的應用，士蘭微電子提供了三種不同封裝的IGBT模塊，兼容不同電流、不同結構安裝的需求。

圖2 低壓變頻主回路拓撲

士蘭微電子從2014年開始研發、生產和銷售低壓變頻器用IGBT模塊，至今已有七個???頭。目前，士蘭微電子應用在變頻器領域的IGBT模塊電壓覆蓋從600V到1700V，電流從10A到1400A，分別包括士蘭型號的A1系列，A3系列，A5系列，A6系列，A8系列，B4系列，E1系列，E2系列，D1系列等等，門類齊全，兼容主流封裝。

對于低壓中大功率變頻器，士蘭微電子提供A1、A3、B4三個系列的IGBT模塊（如下圖3所示），分別對應國際主流34mm，62mm和econdual封裝，電流覆蓋100A、200A，300A、450A、600A等。

圖3 士蘭量產應用中大功率變頻器的IGBT模塊不同規格

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經過幾年持續的產品完善，士蘭微電子IGBT模塊已廣泛應用在中大功率工業變頻的各個細分行業應用，如冶金、港機、起重、岸電、市政、化工、建材、礦業、造紙、測功機、EPS等行業變頻器上，產品經過終端春夏秋冬的不同工況條件考驗，在客戶端取得了良好的口碑。

中大功率變頻器對IGBT模塊的電性能、封裝、材料、工藝及長期運行可靠性要求極高，為確保客戶能順利使用，需要對大量終端惡劣工況及復雜使用環境進行深入現場分析。

典型案例：煤礦提升機變頻器

基于以上分析結果對IGBT模塊完成優化后，產品還需嚴格按照IEC\MIL-STD\JEDEC等國際標準進行模塊成品級可靠性驗證。在出貨前，每顆產品都需進行全參數的出廠測試（例如動靜態測試、雙脈沖測試、短路測試等等）。

目前，士蘭產品已成功導入國內標桿變頻器品牌客戶，并已批量生產。隨著士蘭IGBT模塊產品種類、電流等級的持續豐富，士蘭微電子和行業伙伴的合作愈發緊密。在日前整條產業鏈產能吃緊的情況下，士蘭微電子的供貨保障能力優勢凸顯，自建的8吋生產線及2021年開始爬坡量產的12吋芯片工廠，能夠*大限度地保證供貨的穩定性和產品的競爭力。

圖4 客戶應用案例

士蘭作為國內少數的IDM企業之一，擁有5吋、6吋、8吋、12吋等多座硅芯片制造工廠，以及投資數億建立的全套車規級IGBT模塊封裝工廠。從不同行業系統應用的研究、芯片設計、封裝設計到芯片生產、封裝生產等，IGBT模塊組成的核心技術均由士蘭微電子獨立完成。

從2008年士蘭微開始研發IPM用600V的 IGBT芯片，至今已有超過十年的IGBT技術積淀。士蘭微電子也已通過了ISO9001、ISO45001、ISO14001、IATF16949、QC080000等質量認證體系，良好穩定的產品品質獲得國內外知名企業的認可。