【導讀】UPS 技術已從初代單一應急供電演進為兼具電能優化
、故障防護等多元功能的核心電力設備，低能耗、高可靠性成為新時代發展方向。本文聚焦安森美在線式 UPS 方案

，係統解析其“AC-DC-AC”核心架構，並深入闡述碳化矽（SiC）器件、IGBT 器件及功率集成模塊（PIM）等關鍵產品的特性與價值，展現功率器件技術升級對 UPS 係統效率與功率密度提升的核心驅動作用。  

20 世紀不間斷電源（UPS）剛問世時，其唯一用途是在停電時提供應急供電，而高昂的成本限製了它的應用範圍。如今，隨著電力電子技術的持續發展，UPS 已能夠高效優化電能質量、過濾線路噪聲
、抑製電壓浪湧，並可在任意場景下按需提供更長時間的備用電源。在低碳社會背景下
，低能耗、高可靠性、小占地麵積已成為 UPS 的新發展方向。

不間斷電源（UPS）能夠保護所連接的設備免受電力問題影響
，並在停電時提供電池備用供電。此外
，它還能避免昂貴設備受損、數據丟失及停機情況的發生；根據型號不同，部分 UPS 還可應對電壓異常問題。輸出容量是 UPS 的核心性能指標之一，指連接負載可從 UPS 係統獲取的最大電力，單位以伏安（VA）表示。

框圖 – 在線式 UPS

下麵的框圖展示了由 安森美 (onsemi) 打造的在線式不間斷電源 (UPS) 方案，通過將輸入交流電 (AC) 轉換為直流電(DC) ，再將直流電逆變為交流電的方式提供持續電力，確保實現穩定且不間斷的供電。 安森美可提供品類豐富的產品
，包括碳化矽 (SiC) 分立器件、 IGBT 分立器件、功率模塊
、隔離型柵極驅動器及電源管理控製器，助力係統實現更高的功率密度與效率。

碳化矽 (SiC) JFET 產品組合

安森美的全新 EliteSiC 係列 JFET 產品組合具備出色的開關速度與極低的單位麵積導通電阻（ RDS(ON)x 麵積） ， 可顯著提升 UPS 係統的效率， 並降低熱損耗。 此外， SiC JFET 還能提升靜態開關的性能與可靠性， 是靜態開關應用的理想選擇。

SiC Combo JFET

關鍵特性：

1 個封裝內含 2 顆芯片 → Combo JFET

可分別接入 MOSFET 與 JFET 的柵極 → 實現更優的開關電壓變化率 (dV/dt) 控製

超低 RDS(ON)
、高脈衝電流

1200V ， RDS(ON)≤10mΩ

750V ， RDS(ON)… 5mΩ -10mΩ

目標應用：固態斷路器、隔離開關

SiC Cascode JFET關鍵特性：

Cascode 結構共封裝 2 顆芯片

兼容拾取貼裝工藝，可直接替換標準常關型MOSFET

超低RDS(ON)、高脈衝電流

1700V ， RDS(ON)… 410mΩ

1200V ， RDS(ON)… 9mΩ - 410mΩ

750V 
， RDS(ON)… 5.4mΩ - 58mΩ

目標應用：電源
、逆變器、車載充電器、 DC -DC 轉換器

IGBT 分立器件

與 Si MOSFET 相比， IGBT 在同等材料厚度下可提供更高的阻斷電壓， 因此非常適合高壓應用。 IGBT 開關是 DC/AC逆變器和圖騰柱 PFC 慢橋臂的理想選擇。

場截止 VII、 IGBT 、 1200V

全新 1200 V 溝槽場截止 VII IGBT 係列

快速開關型
，適合高開關頻率應用

改善了寄生電容，適合高頻操作

優化了二極管

，實現低 VF 和軟度

圖 1：場截止 VII 的導通損耗 (V CE=600V)

圖 2： TO247 -3 和 TO247 -4 封裝的場截止 VII 開關損耗比較

IGBT FGY4L140T120SWD

FS7 係列 1200V 、 140A IGBT

TO247 -4 封裝具有較低的 Eon
，可支持更高的開關頻率和功率

UPS 係統中的功率集成模塊 (PIM)

安森美在工業功率集成模塊 (PIM) 設計領域表現出色， 利用 SiC MOSFET 和 IGBT 技術實現 UPS 設計改進， 其中包括使用 1200 V SiC 器件的 PFC 、 DC/DC 和逆變器模塊。 能源基礎設施行業以非常快的速度采用了 SiC 功率器件
， 旨在提高效率或增加功率密度。 得益於更低的開關損耗， SiC 功率器件可以實現更高的效率， 降低散熱要求， 或者實現更高的開關頻率， 減小無源元件的尺寸和成本， 從而彌補 SiC 功率器件成本較高的缺點。

事實證明 ， 在電氣和熱性能及功率密度方麵 ， 采用 SiC MOSFET 模塊均展現出明顯優勢 。 安森美已發布第二代1200 V SiC 模塊
， 采用 M3S MOSFET 技術
， 著重於提升開關性能和減少 RDS(ON) * 麵積。

表 1：用於 UPS 的 SiC PIM 模塊

全 SiC PIM NXH011F120M3F2PTHG

SiC 1200 V 全橋模塊還包含一個帶有 HPS DBC 的熱敏電阻， 采用 F2 封裝。

M3S MOSFET 技術提供 RDS(ON) 典型值 = 11.3mΩ（ 在 VGS = 18V、 ID = 100 A 條件下）

使用 Elite Power 仿真工具和 PLECS 模型生成工具可對采用 SiC 模塊的各種電源拓撲進行仿真。

全 SiC PIM NXH008T120M3F2PTHG

基於 1200 V M3S 技術的 T 型中性點箝位轉換器(TNPC) SiC 模塊

M3S MOSFET 技術提供 RDS(ON) 典型值 = 8.5 mΩ（在 VGS = 18V

、 ID = 100A 條件下）

IGBT PIM NXH 800 H 120 L 7QDSG

額定電壓為 1200 V


、 額定電流為 800 A 的 IGBT 半橋功率模塊， 采用 PIM11 (QD 3) 封裝

新的場截止溝槽 7 IGBT 技術和第 7 代二極管可提供更低的導通損耗和開關損耗
，使設計人員能夠實現高效率和優異的可靠性

NTC 熱敏電阻，低電感布局

圖 3：各種安森美模塊封裝

表 2：用於 UPS 的 IGBT 和混合 PIM 模塊

從功能迭代到技術革新，UPS 係統的發展始終與功率器件技術突破深度綁定。安森美憑借豐富的 EliteSiC 係列器件、高性能 IGBT 及集成化 PIM 解決方案
，為在線式 UPS 實現高效
、可靠、小型化設計提供了核心支撐。隨著 SiC 等寬禁帶半導體技術的持續成熟與應用深化，未來 UPS 係統將進一步契合低碳發展需求，在能源基礎設施等關鍵領域發揮更重要的電力保障作用。