ROHM的電機(jī)用電源解決方案，致力于降低全球的功耗

1、背景

全球約50%的功耗為電機(jī)所消耗，隨著空調(diào)、冰箱和工業(yè)用機(jī)器人等使用電機(jī)的產(chǎn)品向世界各地普及，預(yù)計(jì)未來電機(jī)的功耗會(huì)越來越大。

在此背景下，全球性能源問題不斷加劇，各發(fā)達(dá)國(guó)家將電機(jī)驅(qū)動(dòng)高效化視為解決能源問題的一項(xiàng)非常重要的有效措施。

在中國(guó)，白色家電的節(jié)能規(guī)范，尤其是空調(diào)領(lǐng)域，于2010年6月頒布實(shí)施了變頻空調(diào)能效比(SEER：Seasonal energy efficiency ratio：季節(jié)能效比)新標(biāo)準(zhǔn)，特別是制冷能力不超過4.5kW的空調(diào)，執(zhí)行新標(biāo)準(zhǔn)后，相對(duì)于以往標(biāo)準(zhǔn)能效比改善約23%。

此外,其后在中國(guó)的中期規(guī)劃第十二個(gè)五年規(guī)劃(2011年 至 2015年)中，提出①改善妨礙可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境問題;②解決危害國(guó)民健康的環(huán)境問題等政策，以期“進(jìn)一步完善環(huán)保目標(biāo)”。

值此中國(guó)節(jié)能政策的轉(zhuǎn)換期，ROHM通過中國(guó)小型電機(jī)協(xié)會(huì)和相關(guān)電機(jī)企業(yè)，為中國(guó)的節(jié)能與低碳社會(huì)提出電機(jī)高效率驅(qū)動(dòng)技術(shù)解決方案，并持續(xù)為其普及做出貢獻(xiàn)。本文以下將介紹ROHM的電機(jī)事業(yè)活動(dòng)。

2、ROHM的事業(yè)活動(dòng)

ROHM作為全球知名半導(dǎo)體制造商，通過支持各種電機(jī)應(yīng)用的高效化、變頻化,不斷為全球降低功耗貢獻(xiàn)力量。ROHM以驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率元器件、驅(qū)動(dòng)功率元器件的柵極驅(qū)動(dòng)器、控制柵極驅(qū)動(dòng)器的電機(jī)控制器等產(chǎn)品陣容為主,擁有眾多業(yè)界頂級(jí)性能的產(chǎn)品。

此外，公司內(nèi)部施行包括半導(dǎo)體晶圓制造工序(前期工序)和裝配工序(后期工序)的一條龍生產(chǎn)體制，為客戶提供集功率元器件和柵極驅(qū)動(dòng)器于一體的IPM(Intelligent Power Module)、以及IPM再加控制器的控制電路內(nèi)置型IPM。

如上所述，ROHM擁有從元器件到模塊的豐富齊全的產(chǎn)品陣容，通過產(chǎn)品組合，提供滿足客戶要求與需求的最佳電源解決方案。(圖1)

圖1、電機(jī)用電源解決方案

下面將介紹圖1的電機(jī)用電源解決方案中的(1)功率元器件、(3)IPM和(5)控制電路內(nèi)置型IPM。

2-1、功率元器件

ROHM以全球首家量產(chǎn)溝槽式結(jié)構(gòu)SiC-MOSFET等引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的SiC元器件為中心，不斷強(qiáng)化可在高耐壓、大電流的大功率領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更低損耗的功率元器件產(chǎn)品陣容。

SiC以外的元器件，也通過改良集IGBT和Super Junction MOSFET的各自優(yōu)良特性(大電流特性、低電流特性、高速開關(guān)特性)于1枚芯片的HybridMOS和Super Junction MOSFET，利用高速Trr(反向恢復(fù)時(shí)間)實(shí)現(xiàn)更低損耗的ROHM獨(dú)有的PrestoMOS等，推進(jìn)靈活運(yùn)用原材料特點(diǎn)的功率元器件開發(fā)。(圖2)

圖2、各具特色的功率元器件

2-2、IPM

ROHM通過融合上述獨(dú)有的功率元器件技術(shù)、IC控制技術(shù)及兩者結(jié)合的模塊技術(shù)這三大技術(shù)，推出了ROHM的IPM。產(chǎn)品已將功率元器件和驅(qū)動(dòng)用柵極驅(qū)動(dòng)器調(diào)諧到最佳狀態(tài)并一體化封裝，因此可大幅度減輕應(yīng)用的負(fù)擔(dān)。其性能非常適用于空調(diào)室外機(jī)與冰箱的壓縮機(jī)、洗衣機(jī)和AC伺服等要求電流達(dá)到10A～30A的應(yīng)用。

產(chǎn)品陣容中包括采用600V耐壓IGBT的IGBT-IPM產(chǎn)品并已經(jīng)開始出貨。為方便用戶購買，ROHM還積極推進(jìn)網(wǎng)上銷售，在中國(guó)已經(jīng)可以從Digi-Key Electronics購買，而AMEYA360、Right IC等中國(guó)本地的在線平臺(tái)即將展開相關(guān)銷售業(yè)務(wù)。

圖3、IPM產(chǎn)品陣容

此外，前述PrestoMOS增設(shè)柵極驅(qū)動(dòng)器的IPM作為MOS-IPM已經(jīng)于2015年開始出貨。而且，也正在研討開展采用SiC元器件的SiC-IPM開發(fā)。如上所述，本公司各具特點(diǎn)的獨(dú)有功率元器件，能夠?qū)崿F(xiàn)IPM化，可以說ROHM在對(duì)高效化和減輕應(yīng)用負(fù)擔(dān)有需求的市場(chǎng)上已奪得先機(jī)。

2-3、控制電路內(nèi)置型IPM(一體化封裝電機(jī)驅(qū)動(dòng)器)

ROHM通過融合上述獨(dú)有的功率元器件技術(shù)、IC控制技術(shù)及兩者結(jié)合的模塊技術(shù)這三大技術(shù)，推出了ROHM另一產(chǎn)品控制電路內(nèi)置型IPM(一體化封裝電機(jī)驅(qū)動(dòng)器)。

將600V耐壓的PrestoMOS、驅(qū)動(dòng)用柵極驅(qū)動(dòng)器再加上控制電路進(jìn)行一體化封裝化，IPM最大限度發(fā)揮出各元器件所具有的高性能，無需開發(fā)微控制器軟件即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)應(yīng)用的高效化、變頻化。其性能最適于風(fēng)扇和室內(nèi)空調(diào)電機(jī)驅(qū)動(dòng)等要求電流達(dá)到1.5A～2.5A的應(yīng)用。

圖3、控制電路內(nèi)置型IPM產(chǎn)品陣容

圖3所示，通電模式有3種，驅(qū)動(dòng)器輸出電流有2種。而且，這6種產(chǎn)品均實(shí)現(xiàn)相同小型表面貼裝封裝(同等功能產(chǎn)品中為行業(yè)最小級(jí)別)、相同引腳配置，非常有助于應(yīng)用拓展時(shí)的縮短開發(fā)周期以及降低成本。從2015年已經(jīng)在中國(guó)開始出售產(chǎn)品，由于優(yōu)異的易用性，其采用量大增。

3、結(jié)論

這次簡(jiǎn)單介紹了ROHM擁有的電機(jī)用電源解決方案中的功率元器件、IPM和控制電路內(nèi)置型IPM(一體化封裝電機(jī)驅(qū)動(dòng)器)。未能全面介紹的柵極驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)控制器的業(yè)界頂別的高性能和豐富產(chǎn)品陣容，敬請(qǐng)瀏覽相關(guān)網(wǎng)頁。

ROHM通過高性能驅(qū)動(dòng)器、控制器驅(qū)動(dòng)等各具特點(diǎn)的功率元器件，支持工業(yè)設(shè)備、空調(diào)和冰箱等電機(jī)應(yīng)用的高效化、變頻化，進(jìn)而為世界降低功耗不斷做出貢獻(xiàn)。