随着数字化和可持续发展计划的推进，大型电气系统在日常生活中扮演着越来越重要的角色。然而，高效地控制这些高压系统可能非常具有挑战性。这篇文章介绍一款用于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的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)上展示了一款突破性的集成电路(IC)。如果进一步测试产生类似结果，控制大规模电气设备将变得像运行智能家居一样便利和高效。

　　改进栅极驱动器的需求

　　IGBT是控制大型电气系统(如汽车、可再生能源系统和工业机械)的首选技术，因为它们能够管理数百千瓦的负载。然而，像许多手动开关一样，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。由于系统关闭和开启之间存在一个非零的时间段，在此期间电力无处可去，因此会消耗掉。这种能源浪费在小型低功率设备中不是一个显著的问题，但在大型系统中可能意味着相当大的损失。

　　普通电动汽车充电器在任何时候都能拉动超过七千瓦的功率。在这些高功率设备中，开关损耗会产生更大的影响，随着这些系统的普及，这一影响将更加显著。输入电流和温度变化会使这些损失更加显著，因此需要更好的双极晶体管。

　　解决方案

　　东京大学的研究人员在带有自动定时控制的栅极驱动IC中找到了一个解决方案。这个定时功能在同一个芯片上工作，可以在一天中自动开关系统，最大限度地减少慢速手动过程中的开关损耗。

　　该栅极驱动器通过感应电流变化作为时间的度量来工作。用户可以将其编程为在特定时间关闭和开启，无论温度波动如何，这对可再生能源或汽车充电器等大型室外系统尤其重要。这种实时、精确的控制将开关损耗的窗口最小化，节省能源并帮助大型系统更高效地启动。

　　将定时功能和常规数据驱动器集成在单个IC上也是有帮助的。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，使得其大型电子设备昂贵且难以控制。将所有功能集成在单个芯片中可以减少这种复杂性并降低成本。

　　IGBT及其栅极驱动器的未来是什么?

　　具有可编程、耐温的自动定时栅极驱动器的双极晶体管具有巨大的潜力。它可以在短期内使工业级电子设备更加实惠和高效，推动数字化的进程。从长远来看，这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变化很大。因此，电网及其依赖的系统需要更好的方式来管理间歇性电力生成并防止浪费。减少开关损耗将帮助智能变压器等设备更高效地应对实时波动，从而促进更广泛的可再生能源采用。

　　减少开关中的能源损失还将使电网更高效。随着更多系统(如汽车)使用电力作为其能源来源，最大限度地减少浪费将成为确保向更清洁技术转变的重要组成部分。这些新型栅极驱动器使这种转变成为可能。

　　双极晶体管的未来

　　未来是电气化的，新的IGBT栅极驱动器使电力更加可靠。随着研究人员进一步探讨这一潜力，工业机器和可持续技术都可能看到显著的增长，许多家用电子设备已经利用了这一基本概念。将其引入高功率系统将带来巨大的好处。

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