UTLH21 TOSHIBA

UTLH21 是日本东芝（TOSHIBA）公司生产的一款半桥结构的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）功率模块。该模块将两个IGBT芯片和两个续流二极管（FWD）集成在一个绝缘封装内，形成一个标准的半桥（2-in-1）拓扑，专为变频器、伺服驱动器、不同断电源（UPS）等电力电子设备的逆变电路设计，是实现高效电能转换（DC-AC）的核心功率开关部件。

应用场景：

在一台7.5kW的工业变频器中，核心任务是将380VAC的工频输入整流为直流电，再通过逆变电路转换为可变频变压（VVVF）的交流电以驱动电机。该变频器的三相逆变桥由三个 UTLH21 模块构成（每相一个半桥）。每个 UTLH21 模块负责输出一相交流电。控制电路发出的PWM（脉宽调制）信号驱动 UTLH21 内部的IGBT高速开关（如几千赫兹到十几千赫兹），通过控制其导通和关断的时间比例，来模拟出正弦波形的交流电。UTLH21 的快速开关特性和低导通损耗，直接决定了变频器的输出效率、波形质量和电机运行的平稳性。

核心参数速览

技术原理与创新价值：

创新点1：高度集成的紧凑型功率解决方案。 UTLH21 将两个IGBT及其反并联二极管、内部连线等集成在一个小型化、绝缘的模块内。这种集成化设计极大简化了逆变桥的PCB布局和组装工艺，减少了外部连线的寄生电感，提高了系统的功率密度和可靠性。创新点2：优化的IGBT芯片技术。 东芝的IGBT芯片技术旨在平衡导通损耗和开关损耗。较低的Vce(sat)意味着在导通状态时产生的热量少，效率高；而合理的开关速度则有助于降低开关损耗和电磁干扰（EMI），使变频器在效率和噪声之间取得良好平衡。创新点3：卓越的可靠性与热性能。 模块采用直接覆铜（DBC）基板和绝缘金属基板（IMST）等先进工艺，确保了良好的导热性，能将芯片产生的热量高效地传递到外部散热器。其工业级封装保证了在振动、温度循环等恶劣工况下的长期稳定运行。

应用案例与行业价值：

案例：注塑机泵控变频器节能改造。 传统注塑机的液压泵由工频电机驱动，能耗巨大。将其改造为变频控制后，核心逆变功率部分使用 UTLH21 模块。在注塑循环的不同阶段，变频器根据实际需要的压力和流量，实时调整输出频率，电机不再是恒速运行。UTLH21 的高效率使得整个变频系统的能耗降至最低，相比改造前，节能效果可达30%-50%，为客户带来了显著的经济效益，并降低了运行噪音。

相关产品组合方案：

1. 1.栅极驱动电路：需要配套的IGBT驱动芯片或驱动板，为 UTLH21 提供足够的驱动电压和电流，并实现短路、过流保护。

2. 2.散热器与导热硅脂：根据功耗选择合适的散热器，并涂抹导热硅脂以确保良好热接触。

3. 3.直流母线电容：用于平滑整流后的直流电压，为逆变器提供低阻抗的能量源。

4. 4.电流传感器：用于检测输出电流，实现闭环控制和过流保护。

5. 5.同系列其他型号：如UTLH31（更高电流）、UTLH11（更低电流）等，用于不同功率等级的设备。

安装维护与全周期支持：

UTLH21 的安装是精密作业。需确保模块与散热器接触面清洁平整，涂抹适量导热硅脂，并以规定的扭矩（参见数据手册）均匀紧固安装螺丝，保证最佳散热。接线时需注意极性和螺丝扭矩，避免拉坏端子。最重要的注意事项是静电防护（ESD），操作时需佩戴防静电手环。在维修更换时，必须检查驱动波形和保护电路是否正常，避免因驱动不当导致IGBT瞬间损坏。