模块是一种专门为紧凑型全桥输出的不间断电源开发的低寄生电感模块。与传统的IGBT半桥模块规划习气选用两条直流母线排的办法不同，Econo 封装运用焊接式引脚便利运用PCB板叠层母线。这种封装办法的模块已在马达驱动中很多运用。经过在UPS范畴引入这一规划概念，以希望完成规划者的长时间希望——低本钱紧凑型的高牢靠性产品。
UPS规划的趋势
近二十年来，不间断电源跟着信息设备的广泛运用而敏捷遍及，很多运用于信息设备和数据的维护。从不间断电源自身开展来看，很大程度依靠于电力电子技能开展，更依靠于电力电子器材的开展，如磁性材料，IGBT，Power MOSFET。在中大功率产品中IGBT代替GTO使得高频，高功率的SPWM逆变器进入商业运用，也使得有源PFC整流成为可能。在小功率方面，IGBT和POWER MOSFET，代替了BJT，使得功率大幅进步，体积重量大大下降，本钱也有革命性的下降。
在很多的UPS电路拓朴结构中，带输出变压器的双改换电路结构具有很强的生命力，它诞生于双极型三极管时代，十多年来整机电路原理没有什么打破，只是在操控电路和用户界面做了改善，逆变器顺着潮流选用了IGBT。能够说是IGBT给予这一电路办法的UPS持续的生命力。
可是相关于近几年开展起来的高频链双改换UPS来说，其缺陷也逐步显露出来了，体积质量大，本钱高，可是依靠其老练的技能，简直工业化的规范模块式结构和很高的牢靠性，使它在商场具有的比例并没有减小，并且产值越来越大，迫使各大UPS厂商寻觅新的技能，以进步功率，下降本钱。特别功率的进步，能有用地减小散热器尺度，削减后备电池容量，减小充电器功率，显着减小整机体积重量。假如10KVA UPS的8小时机型，进步2%的整机功率，能够削减运用恰当12V 6.5AH电池20多节！
现有规划和缺乏
（图1）所示，是一个典型的双改换UPS，输入沟通电经过由D1~D4构成的全桥整流电路，整流得到220V~330V的直流母线电压，电池电压规模为160V~220V，经过阻隔二极管D5送给直流母线，供逆变器，所以逆变器的输入电压规模为160~330V。为了输出220V的安稳沟通电压，必定需求升压阻隔式逆变变压器T1并选用SPWM调制技能（D6并非有必要，仅为产品整流桥的一部分）。
因为运用IGBT，逆变器一定会选用SPWM技能，且尽量进步调制频率来减小输出谐波重量，可是因为考虑IGBT的开关损耗，合理的调制频率在8~10kHz。假如直接选用全桥式单极性调制办法，逆变变压器有8~10kHz的谐波重量，会有显着的可闻运转噪声，假如进一步进步调制频率到20kHz可消除可闻运转噪声，在现在技能条件下，不管选用何种芯片技能的IGBT，都会显着添加开关损耗，整机功率下降，这是不可取的。
现有的倍频式PWM调制技能就能很好的处理这一问题，只需选用两个反向的三角波，别离调制Q1和Q4，Q2和Q3，就能使输出的调制频率翻倍。这样一来就能确保IGBT 作业在最理想的状况，一同满意整机规划要求。
为了简化评论，咱们评论一个半桥臂的作业情况，参阅图一。咱们剖析当逆变器Q1封闭时的电压电流波形，见（图2）。因为负载电感的电流不能骤变，持续流过Q2，下部IGBT的中续流二极管。其电流改动速率di/dt在寄生电感上会发生一个压降ΔV=-Lσ×di/dt，它叠加在直流母线上，能够看作在关断Q1的电压尖峰，这个尖峰电压会损坏Q1。
IGBT Q1的关断波形
在常见的选用半桥IGBT模块并用并行直流母线衔接的ＵＰＳ规划，为了维护IGBT，使其作业在安全作业区RBSOA内，一般需求选用杂乱的吸峰电路。本钱高，且要耗费不少能量，有一典型的用于10kVA UPS逆变回路吸峰电路，需求80×80电扇冷却，这是UPS逆变电路亟待改善的当地。
发生ΔV原因能够从下式能够看出：ΔV=-Lσ×di/dt，其与IGBT电流下降速率和回路的电感成正比。要减小尖峰电压，能够减小电流下降速率，便是一般说的关断比较软，可是会添加损耗；另一办法是减小电感，这个电感便是寄生电感。
从原理上说寄生电感与回路围住的面积有关，在规划中，应该选用恰当的低电感器材，并且器材布局尽量紧凑。
那么如安在UPS规划中减小寄生电感，废弃耗能的吸峰电路，下降本钱，这是UPS规划者关怀的问题。
现在UPS逆变器的功率管选用的是IGBT半桥功率模块，如eupec的BSM200GB60DLC。这些IGBT都选用了双极型三极管模块的封装。其体积大，本钱高，自身的寄生电感也大。
在IGBT发明时，在第一代IGBT开关速度不太快的前提下，厂商选用双极型三极管模块的封装世界工业规范，能够使得用户能够不改动整机结构的情况下，便利代替双极型三极管模块，其不失为一个很好的挑选。
结果是UPS厂商的逆变功率模块也一直按双极型三极管的半桥模块规划，这样一来引入比模块自身更大的寄生电感。寄生电感会在IGBT关断的过程中构成很大的尖峰电压。特别当今IGBT的开关速度已很高了。
那末如何来减小寄生电感是一个IGBT运用关键技能，最有用的办法是把并行母线改为叠层母线，减小回路围住的面积。关于并行母线，其母线宽度与母线间隔之比a/b>1，其寄生电感Lσ>300nH，而叠层母线很简略做到a/b<0.01,这样寄生电感Lσ仅为20~30nH，考虑其它要素，寄生电感Lσ实践能够操控在100nH以下。
封装的改善
为了使这一技能实用化，eupec公司在1994年拟定了一种IGBT世界工业规范化的封装，即Econo，它是 第一个IGBT的封装。Econo有两种封装尺度，即Econo2和Econo3，见（图3）。现有的主要产品是用于逆变器三相全桥模块。最近eupec推出单相全桥模块 Econo FourPACK ,其600V系列是专为UPS规划的，包含以下几种常用类型，见表一：
表1，Econo FourPACK 600V IGBT参数
图3， Econo 封装的IGBT模块
Econo FourPACK系列模块由四个IGBT和四个反向续流二极管构成，它还包含温度检测 NTC，可用于超载，过温维护；对称的芯片散布，合理的管脚规划使得模块内部和功率组件规划寄生电感最小；引出脚按能量流向散布，母线规划，操控线规划更简略。一切引出脚选用可焊接针，这样便于规划双面覆铜板叠层直流母线，它有很小的寄生电感，假如与EconoBRIDGE 整流模块一同构成体系规划更便利，更能表现优秀的功能。
Econo 封装能契合UPS的安全规范，IEC62040-1-1，和IEC62040-1-2。
芯片技能及其比较
EconoFourPACK 600V系列选用第二代非穿透型NPT型IGBT芯片，和EmCon反向续流二极管。它还包含温度检测 NTC，可用于超载，过温维护。
英飞凌第二代非穿透型NPT型IGBT芯片，大大进步了IGBT的强度，短路承受力强，开关更牢靠，具有十分有用的短路电流约束特性，在VGE =15V时，不管短路内阻多么小，芯片会把短路电流约束在5~8倍的额定电流，假如在10祍内关断IGBT，IGBT不会因为过流损坏。短路电流约束特性使得IGBT作业十分牢靠，短路维护电路很简略规划，且在极点情况下也不会剧烈爆破，损坏PCB母线及相邻器材。
EmCon二极管为高频软康复二极管，反向康复电荷少，最大反向康复电流小，见（图4）。这使得电磁兼容EMC规划较简略，完本钱钱低。
图4，EmCon 快康复二极管特性
新一代IGBT在封装技能、芯片技能上都有显着优势。以200A 600V IGBT模块为例，见表2。封装底面尺度仅为半桥的86%，在实践装置情况下占散热器面积可减小为50%，装置也较为简略，所需螺丝从10只削减到4只，装置差错简略操控，这都意味着下降本钱。其寄生电感也只要50%。
表2，IGBT的主要参数
因为选用Al2O3的基板和铜散热底板，管座对散热器的热阻大大减小，仅为40%，但因为四个IGBT封装在一同，总功率简直翻倍，所以实践热阻为80%。
当规划大功率UPS体系时，NPT-IGBT具有的正温度系数的饱满电压以及温度系数很小的拖尾电流使得模块很简略并联。（PT型IGBT ，如一个200A，600V的常用类型把Vce sat 在1.85V~2.80V之间分了5档，以便于并联时挑选。
芯片及处理方案
Infineon/eupec 现已推出了沟道栅的第三代600V IGBT，它选用场停止技能，优化了功能，饱满压下降达，作业温度高达150℃（答应最高结温175℃）。Eupec会将这种最新技能用在H桥模块上，以及推出更小标准的产品。
一个英飞凌的UPS体系处理方案：
全桥逆变器: eupec Econo FourPACK F4-200R06KL4
整流器和阻隔二极管: eupec EcnoBRIDGETM DDB6U84N16R
IGBT Driver: eupec EiceDRIVERTM 1ED020I12-S
EiceDRIVER是个根据无铁芯变压器CLT技能的2A IGBT 驱动芯片，它安全阻隔功能好，推迟时间短，抗dv/dt 能力强，不再需求运用光电耦合器。
本钱上的考虑
Econo FourPACK 是新产品，正处于推行开展阶段，而半桥模块价格空间很小，所以这种全桥模块更有价格优势。它损耗低，热阻小，所以体系本钱低。
焊接式引出脚能够选用波峰焊，自动化程度高，加工本钱低，质量好。
选用Econo FourPACK，UPS的功率单元比选用半桥模块如BSM可下降20~30%，实践上因为体系功率进步，全体本钱更低。
定论
Econo FourPACK 600V IGBT 系列是根据带输出变压器的双改换UPS的优化产品。它能够在不改动太多规划的前提下，进步UPS全体功能和牢靠性，显着下降本钱。代替半桥电路时，只需用PCB叠层结构从头规划直流母线，简略地改动一下IGBT装置办法。
