随着数字化和可持续发展计划的发展，大型电气系统在日常生活中发挥着越来越重要的作用。然而，有效控制这些高压系统可能具有挑战性。东京大学的绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 可编程栅极驱动器提供了一些改进。

　　一组研究人员在 2023 年应用电力电子会议(APEC)上展示了一种突破性的集成电路 (IC) 。如果进一步的测试产生类似的结果，控制大型电气设备可能会变得像运行智能家居一样方便和高效。

　　改进栅极驱动器的需要

　　IGBT 是控制汽车、可再生能源系统和工业机械等大型电气系统的首选技术，因为它们可以管理数百千瓦的负载。然而，与许多手动开关一样，它们在从一种状态转换到另一种状态时会经历开关损耗。

　　开关损耗在电子设备中很常见。由于系统关闭和打开之间存在非零时间间隔，因此存在一个时间窗口，电力无处可去，因此会消散。对于小型低功耗设备来说，这种能源浪费并不是一个重大问题，但对于较大的系统来说，随着时间的推移，这可能意味着相当大的损失。

　　电动汽车充电器的平均功率在任何时候都超过七千瓦。随着这些高功率设备和类似系统变得越来越普遍，它们的开关损耗将产生更大的影响。输入电流和温度变化会使这些损耗更加严重，从而进一步需要更好的双极晶体管。

　　解决方案

　　东京大学研究人员找到了一种具有自动时序控制的栅极驱动器 IC 解决方案。该定时功能在同一芯片上运行，可以全天自动打开和关闭系统，从而最大限度地减少较慢的手动过程造成的开关损耗。

　　栅极驱动器通过感测电流的变化来测量时间。然后，用户可以对其进行编程，使其在特定时间关闭和打开，而不管温度波动如何，大型户外系统(如可再生能源或汽车充电器)会遇到这种情况。这种实时、精确的控制最大限度地减少了发生开关损耗的窗口，从而节省能源并帮助大型系统更有效地启动。

　　在单个 IC 上包含计时功能和常规日期驱动器也很有帮助。在当今的许多工业系统中，公司必须管理多个供应商和零件编号，这使得大型电子产品价格昂贵且难以控制。将所有内容都集成在一个芯片中可以降低复杂性并降低成本。

　　IGBT 及其栅极驱动器的下一步是什么?

　　用于双极晶体管的可编程、耐温自动定时栅极驱动器具有巨大的潜力。它可以在短期内使工业级电子产品变得更加经济实惠和高效，从而推动数字化的发展。从长远来看，此类技术可以为电网现代化和更高的可持续性奠定基础。

　　清洁能源的最大障碍之一是可再生能源生产因外部条件而存在很大差异。因此，电网和依赖电网的系统需要更好的方法来管理间歇性发电并防止浪费。减少开关损耗将有助于智能变压器等设备更有效地响应实时波动，从而实现更广泛的可再生能源采用。

　　减少开关过程中的能量损失也将使电网更加高效。随着越来越多的系统(例如汽车)使用电力作为动力源，最大限度地减少浪费将成为确保转向更清洁技术的重要组成部分。这些新的栅极驱动器实现了这一转变。

　　双极晶体管的未来

　　未来是电动的，新型 IGBT 栅极驱动器使电力更加可靠。随着研究人员进一步深入研究这一潜力，工业机器和可持续技术都可能出现显着增长。许多家用电子产品已经利用了这一相同的基本概念。将其应用于高功率系统将产生巨大的好处。浮思特科技深耕功率器件领域，为客户提供IGBT、IPM模块、module等功率器件，是一家拥有核心技术的电子元器件供应商和解决方案商。