《電子技術應用》
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集成式智能功率模塊解決電機控制難題

2017-11-16
     電機是多數(shù)電器設備的核心組件,也是最消耗電能的裝置,,如果能夠有效率地控制電機的運作,,將對能源的利用有極大的幫助,符合世界節(jié)能減排的趨勢,。通過智能功率模塊的協(xié)助,,將能夠有效提升電機的運作效率,,讓我們來進一步了解智能功率模塊的特性。

提高電機控制應用的效率和可靠性

由于對高能效,、環(huán)境責任和滿足政府法規(guī)的需求不斷增加,,對高效電子系統(tǒng)的需求也越來越嚴苛。由于電機消耗的電能占比最大(占全球總能耗的40% ~ 50%),,同時具備高效和可靠性能的電機控制解決方案將非常重要,。

當前電機控制架構的主要設計考慮和難點很多,其中包括必須考慮電機的運作效率,、可靠性,,并降低噪聲與熱性能,還要考慮如何縮減電路板空間及易于設計整個系統(tǒng),。

飛兆半導體于2016年并入安森美半導體,,使得安森美半導體的智能功率模塊產品線更為完整,。在功率半導體技術方面有多年專業(yè)經驗的飛兆半導體,推出了Motion SPM?智能功率模塊,,綜合了其在功率半導體技術方面的多年專長,、先進的封裝技術和應用知識,開發(fā)出適用于電機控制和工業(yè)變頻器應用的解決方案,。通過將電機驅動和保護電路集成到單個封裝中,,SPM模塊簡化并加快了系統(tǒng)設計,有助于優(yōu)化效率,。SPM模塊提供全功能,、高性能三相逆變輸出級和優(yōu)化的柵極驅動技術,最大程度地減少了電磁干擾(EMI)和損耗,,并提供模塊內保護功能,。

Motion SPM?智能功率模塊內置的高壓集成電路(HVIC)可將得到的邏輯電平柵極輸入,轉換為驅動模塊的內部MOSFET或絕緣柵雙極晶體管(IGBT)所需的高電壓,、高電流驅動信號,。三個獨立的源極/發(fā)射極開路引腳可用于各相位,以支持最廣泛的控制算法,。

Motion SPM?產品組合電壓范圍包括40 V至1200 V,,功率支持20 W至7.5 kW,提供設計可縮放性,,能夠進一步縮短上市時間,,各種各樣的封裝選項可以幫助設計人員縮小外形尺寸。集成式SPM模塊覆蓋各種電機驅動應用,,從小型風扇電機,、泵、電動工具和家用電器到高功率空調設備和工業(yè)驅動,。SPM模塊還支持設計工具、參考設計和評估板,,能夠簡化和縮短設計周期,。

Motion SPM?產品組合中的SPM 3功率模塊系列,支持600 V和1200 V,,適用于功率高達3 kW的廣泛功率應用,,獨立的發(fā)射極開路引腳適用于各相位,可支持最廣泛的控制算法,。SPM 3模塊支持具有非常低熱阻的封裝,,包括Al2O3 DBC、陶瓷基板和FULLPAK可供客戶選用,。

SPM 3功率模塊已經通過UL第E209204(UL1557)認證,,具有低功耗的NPT Trench IGBT(耐壓1200V的器件 )和FS3 IGBT(部分耐壓600V的新產品),, 通過內置自舉二極管和熱檢測裝置(TSU)實現(xiàn)更強、更完整的保護功能,,擁有更高的抗噪聲和浪涌能力,,可提供更佳的可靠性,采用DBC基板1.1℃/W(最大值)來實現(xiàn)更佳的熱性能,,最大額定電流值擴大至50 A,。

SPM 3功率模塊系列中的FNB33060T是一款先進的SPM? 3模塊,支持600 V - 30 A三相IGBT逆變器,,帶積分柵極驅動器和保護功能,,采用低功耗、額定短路IGBT,,使用Al2O3陶瓷基質實現(xiàn)極低熱阻,,內置自舉二極管和專用Vs引腳簡化PCB布局,具備低側IGBT的獨立發(fā)射極開路引腳可用于三相電流檢測,,采用單相接地電源,,支持LVIC內置溫度感測功能,可用于監(jiān)控溫度,,并已針對5 kHz開關頻率進行優(yōu)化,,絕緣等級可達2500 Vrms/分。

還有其他幾款型號功能近似,,主要是電壓與安培數(shù)不同,,像是FNB34060T可支持600 V - 40 A,F(xiàn)NB35060T則是支持600 V -  50 A,,F(xiàn)SBB10CH120DF可支持1200 V - 10 A,,F(xiàn)SBB15CH120DF則是1200 V - 15  A,F(xiàn)SBB20CH120DF則可支持1200 V - 20 A,,多樣化的選擇,,可以滿足用戶不同的需求。

SPM 3功率模塊系列的所有器件都是引腳兼容的,,包含有從3A~50A/600V和10~20A/1200V的廣泛產品涵蓋范圍,,擁有卓越的散熱性能和低損耗,相當適合大功率空調(3HP?7HP),、緊湊型工業(yè)級變頻器,、工業(yè)泵、工業(yè)風扇電機,、伺服驅動器,、交流感應、無刷直流(BLDC)和永磁同步(PMSM)電機類型等典型的應用,。

安森美半導體持續(xù)地擴展Motion SPM?的產品組合,,并不斷改進制造工藝,、創(chuàng)新的拓撲,以及系統(tǒng)專業(yè)知識,,以協(xié)助電路設計工程師開發(fā)出適用于任何電機控制應用的解決方案,,并提供最廣泛的封裝種類,具備熱性能優(yōu)化封裝,,高功率密度和可穩(wěn)健地裝配等優(yōu)勢,,擁有更佳的耐用性、優(yōu)化的導通和開關損耗,,有助于增加可靠性和減少設計時間,,是高電壓電機控制應用的理想選擇。

 


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