上海贝岭650V FBL系列IGBT 赋能伺服控制器

　　一、概述

　　中国产业升级持续提速，制造业智能化、自动化迈入新阶段，市场对高精度电机控制器的需求日益迫切。伺服控制器作为精准控制与自动化生产的核心部件，其市场规模正随产业升级浪潮持续扩大。在机器人等热门领域，高性能伺服控制器是实现设备精准动作、复杂任务执行的关键支撑。功率器件作为伺服控制器的核心组成，直接决定产品的功率输出、控制精度与运行可靠性。依托多年设计与生产积淀，上海贝岭针对性优化产品参数，面向高性能伺服控制器场景推出 650V FBL 系列 IGBT 产品。该系列产品电流等级覆盖 8A-30A，可充分匹配伺服控制器的核心性能需求。

　　二、伺服控制器应用拓扑

　　伺服控制器的控制核心基于闭环反馈控制，微处理器(MCU)通过实时对比上位机给出的指令信号和电流、位置传感器反馈的电流、位置信号，动态调节输出功率，使得电机能够精准执行位置、速度或力矩指令。由隔离驱动器驱动和六颗绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)组成的三相逆变桥是精准控制的核心。

图1 伺服控制器拓扑图

　　三、贝岭IGBT技术平台

　　650V FBL系列产品基于贝岭G2 Trench FS IGBT工艺平台，对标市场主流的4代产品工艺，采用微沟槽工艺，正面结构采用精心设计的“Gate沟槽+dummy沟槽” 比例，背面采用优化的H FS工艺，使得产品在导通压降Vce(sat) 与开关损耗Esw之间取得良好折衷，以及优秀的短路能力;终端采用优化的“FLR+场板技术”，可实现175℃的最高工作结温，并且可以通过HV-H3TRB的加严可靠性测试。

　　四、650V FBL系列产品核心优势

　　能效领跑——低饱和压降Vce(sat)和低正向压降VF

　　在伺服控制器应用中，典型开关频率范围为8-16kHz，IGBT和与其并联的快恢复二极管(Fast Recovery Diode, FRD)的导通损耗Econ占器件总体损耗的比例较高。IGBT的导通压降Vce(sat)和FRD的正向压降VF是影响导通损耗Econ的关键参数。图2和图3分别展示了在节温25℃和125℃时，贝岭 FBL系列产品和市场主流IGBT系列产品导通压降Vce(sat)典型值的对比;图4和图5分别展示了在节温25℃和125℃时，FRD正向压降VF典型值的对比。在常温，高温下，贝岭 FBL系列产品的IGBT饱和压降和FRD正向压降均优于竞品，可直接减少伺服控制器导通损耗，不仅能降低设备运行时的能耗成本，还能减轻散热模块负担，缩小设备体积，延长整机寿命，提高系统可靠性。

图2 25℃时IGBT饱和压降Vce(sat)典型值对比

图3 125℃时IGBT饱和压降Vce(sat)典型值对比

　　*数据测试条件为相同封装，栅-发射极电压Vge为15V，测试电流Ic为各产品标称电流值

图4 25℃时 FRD正向压降VF典型值对比

图5 125℃时 FRD正向压降VF典型值对比

　　*数据测试条件为相同封装，测试电流IF为各产品标称电流值

　　动态性能升级——低开关损耗Esw

　　IGBT作为开关器件，其在应用中的开关损耗也不容忽视，图6 展示了在节温25℃时，贝岭FBL系列产品与竞品的开关损耗对比。在器件开通时刻电压压摆率相同的条件下，贝岭 FBL系列产品的开关损耗与竞品接近，其中10A 和30A 产品更具优势，可更好地适配伺服控制器高频开关需求，使得电机启停、转速调节响应更快，设备执行精准动作时更流畅，减少控制偏差。

图6 25℃时 IGBT开关损耗对比

　　*数据测试条件为相同封装，栅-发射极电压Vge为15V/0V，测试电流Ic为各产品标称电流值，相同开通电压压摆率

　　抗短路能力强劲——超长耐受

　　贝岭650V FBL系列IGBT产品针对伺服控制器应用，着重优化器件的短路耐受能力，器件可在高栅极驱动电压(18V)和高节温(175℃)的双高条件下，依旧维持较长的短路时长，保障伺服控制器的安全运行。图7展示了BLG30T65FBL在420V 母线电压下(栅极驱动电压18V、节温175℃)，器件短路耐受波形。即便在高温、高电压的恶劣工况下，也能避免器件因短路损坏，减少伺服控制器突发停机，降低产线运维成本。

图7 BLG30T65FBL高温、高栅压下短路耐受波形

　　五、贝岭功率器件选型方案

　　上海贝岭针对伺服控制器、通用变频器、工业缝纫机、跑步机、通用风机、园林工具等应用设计有多条650V IGBT产品线，涵盖电流等级8A-80A器件，欢迎垂询!具体型号参考表1。在高压伺服驱动器中，除了核心的功率器件，高效可靠的电源管理和信号处理芯片同样是确保系统稳定、可靠运行的关键，上海贝岭可提供电机控制相关的完整配套解决方案，具体型号参考表2。

表1 功率器件选型列表

表2 贝岭电机控制系统选型列表