日前，英飞凌在欧洲 PCIM 上介绍了 PrimePack+™封装的全新产品，该产品基于最新的 IGBT7 芯片技术，大幅提高了额定电流能力，并定义了全新的 2300V 芯片电压，适用于 1500Vdc 系统。

通过不同的拓扑结构和电压等级组合，有望成为下一代最佳性价比的 MW 级大功率 T 型三电平解决方案。

高效率、高可靠性——大功率 T 型三电平 IGBT 方案当前光伏 / 储能 / 风电等应用中，单机功率需求越来越大；同时基于整机效率和电网友好考虑，三电平变换器也在逐渐成为新的主流方案。

与此同时，在 IGBT 模块开发时却常常面临一个棘手问题，如何通过最小化的产品型号满足不同电压等级和功率等级的需求。

如今，我们找到了最佳的方式：将 T 型三电平拆分为两个标准模块单元，内管为共集电极对管模块，外管为半桥结构的标准模块。

选用不同电压的外管即可覆盖大多数的应用需求，且保持封装结构的一致性，如下图所示：T 型三电平方案示意图（左：横管，右：竖管）大功率应用采用 T 型三电平的优势1. 导通损耗更低，整体效率更高IGBT 芯片或二极管芯片的输出特性存在一个“knee voltage”，因此两个低压芯片的串联阻抗要大于单个高压芯片。

从而 T 型三电平（NPC2）的导通损耗较 I 型三电平（NPC1）低，尤其在在 1.5kHz~4kHz 开关频率下，整体效率优势明显。

2. 单一换流回路，方便调试优化二极管钳位三电平（NPC1）换流路径因功率因数而改变，长换流路径杂感较大，对 IGBT 关断和二极管反向恢复都是很大挑战。

T 型三电平（NPC2）只有单一换流回路，易于优化布局设计，改善开关波形，扩大安全工作区。

3. 简化开关时序，及时故障保护二极管钳位三电平（NPC1）需要严格遵守开通时“先内后外”，和关断时（含故障保护）“先外后内”，否则内管极易因承受整个母线电压而过压损坏。

T 型三电平（NPC2）无这些顾虑，可以放心开关操作且内管也可使用短路保护功能。

4. 省去均压电阻，简化外围电路I 型三电平（NPC1）在负载电流续流阶段，存在两个器件（T1/T2 或 T3/T4）工作在串联模式，其静态分压由漏电流决定。

而漏电流受内外管结温的影响。

为消除此影响需要在内管额外并联电阻来强制分压，其损耗可高达 10W 以上。

T 型三电平（NPC2）不需要此分压电阻，可以简化外围电路，节省物料成本。

5. 损耗均匀，芯片面积利用最大化三电平拓扑受工作模式的影响，芯片损耗分布不均而导致芯片整体有效利用率不高。

T 型三电平（NPC2）多象限运行时换流路径相对固定，因此芯片利用率高于 I 型三电平（NPC1）。

6. 功率端子并联，降低封装内寄生电阻损耗，并提高载流能力大功率应用中，IGBT 器件封装的内阻不可忽略。

例如 1000A 有效值电流，在 0.5mΩ的封装内阻上可产生数百瓦的损耗。

此损耗不仅影响整机效率，也会导致铜排温升过高影响使用。

T 型三电平方案（NPC2）采用 IGBT 模块并联组合方式，整体内阻可降至 I 型三电平方案（NPC1）的 1/4，可降低寄生电阻损耗并提高载流能力。

典型组合方案**来源于行业应用经验；若长期在高母线电压下工作，还需考虑宇宙射线引起的失效率问题。

Q&AQ1多个模块拼装的方式，会不会导致整体换流回路过长、杂感过大？A1：PrimePack™是低杂感封装结构，内部采用了铜排叠层方式连接各个 DCB，芯片均匀分布。

当组成 T 型三电平时，仍构成较小的回路面积，其换流路径杂散电感可实现 30nH 以内。

需要注意的是：PrimePack™组合方式芯片分布均匀，动静态均流较独立三电平封装更佳，利于提高大电流系统的鲁棒性。

Q2如果要添加 snubber 吸收电路的话，该如何放置？A2：Snubber 吸收电容可进一步降低换流回路杂感，抑制震荡和减小尖峰，有利于扩充芯片安全工作区（在更高的直流电压下开关）。

一般有两种方式，可根据实际应用来选择，如下图所示（方式 1- 用来降低换流杂感，方式 2- 重点保护外管过压）：Q3在 1000V 系统中，内管使用 1200V 的芯片，效率方面是否比 650V 或 750V 芯片低？A3：从半导体特性上看，高压芯片的确要比低压芯片导通压降略高。

但基于第七代芯片技术的设计对此进行了优化，其 IGBT/Diode 芯片导通压降只有 1.3V/1.6V，已经优于前代的 650V/750V 芯片，因此同一款器件可以适用于不同电压等级的方案中。