緩解開(kāi)發(fā)更高效的電機(jī)驅(qū)動(dòng)解決方案的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

在高度工業(yè)化的經(jīng)濟(jì)中，自動(dòng)化起著至關(guān)重要的作用。作為消費(fèi)者和制造商，我們共同意識(shí)到這種自動(dòng)化水平可能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響。我們對(duì)自動(dòng)化的依賴已經(jīng)建立，因此提高效率的必要性現(xiàn)在為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器和控制領(lǐng)域的發(fā)明提供了動(dòng)力。

在整個(gè)工業(yè)部門(mén)，人們齊心協(xié)力采用效率，這通常是通過(guò)立法強(qiáng)制實(shí)施并由政府批準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。最近的一個(gè)例子是中國(guó)的GB 21455-2019標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)適用于房間空調(diào)。為了符合要求，必須對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行電氣換向或以其他方式進(jìn)行變速。在所有應(yīng)用中，對(duì)可變驅(qū)動(dòng)速度的需求變得越來(lái)越普遍，并且通常至少需要六個(gè)開(kāi)關(guān)設(shè)備才能有效地實(shí)現(xiàn)它。對(duì)于高功率應(yīng)用，開(kāi)關(guān)設(shè)備將需要堅(jiān)固并且能夠處理高電流和高電壓。在這種情況下，IGBT已成為首選技術(shù)。

盡管所有類(lèi)型的電機(jī)的消耗量仍然很高，但半導(dǎo)體制造商對(duì)針對(duì)驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)(BLDC)進(jìn)行了優(yōu)化的集成解決方案的需求強(qiáng)勁。這種需求幾乎完全來(lái)自渴望利用BLDC的能源效率的制造商，他們現(xiàn)在正使用它們來(lái)替代效率較低的電動(dòng)機(jī)，主要是有刷直流電動(dòng)機(jī)。

但是，這種趨勢(shì)帶來(lái)了挑戰(zhàn)，因?yàn)锽LDC提供的能效提升并不是完全免費(fèi)的……驅(qū)動(dòng)階段要復(fù)雜得多。半導(dǎo)體行業(yè)的機(jī)會(huì)是簡(jiǎn)化這種復(fù)雜性，這并不是一件容易的事，因?yàn)锽LDC的驅(qū)動(dòng)級(jí)需要六個(gè)功率晶體管，而對(duì)于有刷DC則只需要一個(gè)。編排六個(gè)晶體管的操作只是挑戰(zhàn)的一部分，在大多數(shù)情況下，最終應(yīng)用還需要以無(wú)刷直流電目前占據(jù)的相同尺寸，空間和重量封裝容納BLDC及其驅(qū)動(dòng)電路。

除此之外，在某些應(yīng)用中，功率晶體管的數(shù)量可能需要增加一倍，達(dá)到12個(gè)，因?yàn)樵搼?yīng)用需要的功率比單個(gè)晶體管可以處理的功率高。在這些情況下，并聯(lián)功率晶體管是使用更大，更昂貴的晶體管的替代方法。

顯然，這在晶體管的電氣性能和物理輪廓方面都給晶體管的設(shè)計(jì)帶來(lái)了更大的壓力。安森美半導(dǎo)體通過(guò)開(kāi)發(fā)具有業(yè)界最低導(dǎo)通電阻Rds(on)的功率晶體管解決了這些問(wèn)題，同時(shí)將其技術(shù)遷移至最新的封裝概況，例如尺寸為5mm x的SO-8FL PQFN封裝6毫米

為了加速向更高效電機(jī)的遷移，并幫助制造商滿足嚴(yán)格的新法規(guī)，半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)的趨勢(shì)是向更高集成度發(fā)展。實(shí)際上，這意味著將柵極驅(qū)動(dòng)器與IGBT放在同一封裝中，并以符合應(yīng)用需求并滿足法規(guī)要求的方式對(duì)其進(jìn)行封裝。

安森美半導(dǎo)體對(duì)這一需求的回應(yīng)包括已經(jīng)廣泛的智能電源模塊或IPM產(chǎn)品組合，以及新的電源模塊的開(kāi)發(fā)，該模塊涵蓋了轉(zhuǎn)換器-逆變器-制動(dòng)(CIB)和轉(zhuǎn)換器-逆變器(CI)拓?fù)?。?duì)于這種類(lèi)型的模塊，工業(yè)環(huán)境通常會(huì)帶來(lái)挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈儾⒉豢偸敲芊獾胤乐惯M(jìn)入。在這里，安森美半導(dǎo)體再次通過(guò)開(kāi)發(fā)使用轉(zhuǎn)移成型(TM)的封裝來(lái)展示其創(chuàng)新。TM-PIM系列產(chǎn)品不僅具有密封性，而且功率循環(huán)能力是其溫度循環(huán)的三倍，而溫度循環(huán)性則是同類(lèi)凝膠填充非密封功率模塊的十倍。

轉(zhuǎn)移成型功率集成模塊(TM-PIM)

通過(guò)自然擴(kuò)展和批量遷移到更高效的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(例如BLDC)，對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)解決方案的需求正在增長(zhǎng)。安森美半導(dǎo)體正在通過(guò)開(kāi)發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品來(lái)解決這一問(wèn)題，例如其龐大的超級(jí)結(jié)MOSFET產(chǎn)品組合，這些產(chǎn)品以工作電壓范圍為600V至800V且Rds(on)為23mΩ至1400mΩ的各種封裝提供。安森美半導(dǎo)體還是IGBT技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，涵蓋650V和1200V器件，以及SiC MOSFET和相關(guān)的隔離/非隔離柵極驅(qū)動(dòng)器。TM-PIM的推出進(jìn)一步擴(kuò)展了安森美半導(dǎo)體的集成電源模塊產(chǎn)品組合，能夠滿足更廣泛的電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用范圍，提供更高的集成度和更強(qiáng)大的功率/溫度性能。

1200 V SiC MOSFET

安森美半導(dǎo)體繼續(xù)開(kāi)發(fā)其電機(jī)驅(qū)動(dòng)解決方案組合，因?yàn)槠渌?wù)的終端市場(chǎng)的需求持續(xù)增長(zhǎng)。在沒(méi)有跡象表明這種需求持續(xù)增長(zhǎng)的情況下，安森美半導(dǎo)體將繼續(xù)創(chuàng)新并擴(kuò)展其產(chǎn)品。