緩解開(kāi)發(fā)更高效電機(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，我們共同更加意識(shí)到這種自動(dòng)化水平可能產(chǎn)生的環(huán)境影響。我們對(duì)自動(dòng)化的依賴(lài)已經(jīng)根深蒂固，因此提高效率的必要性現(xiàn)在為電機(jī)驅(qū)動(dòng)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)力地提高效率，通常通過(guò)立法來(lái)執(zhí)行，并由政府批準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。最近的一個(gè)例子是中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)GB 21455-2019，適用于室內(nèi)空調(diào)。為了符合要求，電機(jī)必須進(jìn)行電動(dòng)換向或以其他方式能夠變速。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，通常需要至少六個(gè)開(kāi)關(guān)器件才能有效實(shí)現(xiàn)。對(duì)于高功率應(yīng)用，開(kāi)關(guān)器件需要堅(jiān)固耐用，能夠處理高電流和電壓。在這種情況下，IGBT已成為首選技術(shù)。

雖然所有類(lèi)型的電機(jī)的消耗仍然很高，但半導(dǎo)體制造商看到了對(duì)針對(duì)驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī) （BLDC） 進(jìn)行優(yōu)化的集成解決方案的強(qiáng)勁需求。這種需求幾乎完全來(lái)自渴望利用 BLDC 能源效率的制造商，他們現(xiàn)在正在使用它們來(lái)取代效率較低的電機(jī)，主要是有刷直流電機(jī)。

然而，這一趨勢(shì)帶來(lái)了挑戰(zhàn)，因?yàn)?BLDC 提供的能源效率提升并非完全免費(fèi)。..。..驅(qū)動(dòng)級(jí)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，這不是一項(xiàng)微不足道的任務(wù)，因?yàn)锽LDC的驅(qū)動(dòng)級(jí)需要六個(gè)功率晶體管，而不僅僅是一個(gè)用于有刷直流。協(xié)調(diào)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，終端應(yīng)用還需要將 BLDC 及其驅(qū)動(dòng)電路容納在與有刷直流目前占用的相同尺寸、空間和重量范圍內(nèi)。

更復(fù)雜的是，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)用需要的功率高于單個(gè)晶體管所能處理的功率。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，這給晶體管的設(shè)計(jì)帶來(lái)了更大的壓力，無(wú)論是在電氣性能和物理輪廓方面。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)遷移到最新的封裝配置文件，例如尺寸為5mm x 6mm的SO-8FL PQFN封裝。

為了加速向更高效電機(jī)的遷移，并幫助制造商滿(mǎn)足嚴(yán)格的新法規(guī)，半導(dǎo)體行業(yè)的趨勢(shì)是提高集成度。在實(shí)踐中，這意味著將柵極驅(qū)動(dòng)器與IGBT放在相同的封裝中，并以符合應(yīng)用需求和法規(guī)要求的方式封裝它們。

安森美半導(dǎo)體對(duì)這一需求的響應(yīng)包括已經(jīng)廣泛的智能功率模塊（IPM）產(chǎn)品組合，以及開(kāi)發(fā)涵蓋轉(zhuǎn)換器-逆變器-制動(dòng)器（CIB）和轉(zhuǎn)換器-逆變器（CI）拓?fù)涞男鹿β誓K。通常，工業(yè)環(huán)境可能會(huì)給這種類(lèi)型的模塊帶來(lái)挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈儾⒉豢偸敲芊庖苑乐惯M(jìn)入。在這里，安森美半導(dǎo)體再次通過(guò)開(kāi)發(fā)使用傳遞模塑（TM）的封裝展示了其創(chuàng)新。除了密封外，TM-PIM 系列的功率循環(huán)能力和溫度循環(huán)能力是同類(lèi)凝膠填充、非密封電源模塊的 10 倍。

傳遞模塑功率集成模塊 （TM-PIM）

對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)解決方案的需求正在增加，無(wú)論是通過(guò)自然擴(kuò)展還是向更高效拓?fù)洌ㄈ鏐LDC）的大規(guī)模遷移。 安森美半導(dǎo)體正在通過(guò)開(kāi)發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，例如其龐大的超級(jí)結(jié)MOSFET產(chǎn)品組合，提供多種封裝，工作電壓范圍為600V至800V，Rds（on）為23mΩ至1400mΩ。安森美半導(dǎo)體也是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)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)體的集成功率模塊產(chǎn)品組合，能夠滿(mǎn)足更廣泛的電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用，提供更高的集成度和擴(kuò)展的功率/溫度性能。

審核編輯：郭婷