緩解開發(fā)更高效電機(jī)驅(qū)動解決方案的設(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，我們共同更加意識到這種自動化水平可能產(chǎn)生的環(huán)境影響。我們對自動化的依賴已經(jīng)根深蒂固，因此提高效率的必要性現(xiàn)在為電機(jī)驅(qū)動和控制領(lǐng)域的發(fā)明提供了動力。

在整個工業(yè)部門，人們齊心協(xié)力地提高效率，通常通過立法來執(zhí)行，并由政府批準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)。最近的一個例子是中國的標(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)行電動換向或以其他方式能夠變速。在所有應(yīng)用中，對可變驅(qū)動速度的需求變得越來越普遍，通常需要至少六個開關(guān)器件才能有效實(shí)現(xiàn)。對于高功率應(yīng)用，開關(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)。

雖然所有類型的電機(jī)的消耗仍然很高，但半導(dǎo)體制造商看到了對針對驅(qū)動無刷直流電機(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，這一趨勢帶來了挑戰(zhàn)，因?yàn)?BLDC 提供的能源效率提升并非完全免費(fèi)。..。..驅(qū)動級要復(fù)雜得多。半導(dǎo)體行業(yè)的機(jī)會是簡化這種復(fù)雜性，這不是一項(xiàng)微不足道的任務(wù)，因?yàn)锽LDC的驅(qū)動級需要六個功率晶體管，而不僅僅是一個用于有刷直流。協(xié)調(diào)六個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，因?yàn)樵搼?yīng)用需要的功率高于單個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)帶來了更大的壓力，無論是在電氣性能和物理輪廓方面。安森美半導(dǎo)體通過開發(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題，同時將其技術(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，并幫助制造商滿足嚴(yán)格的新法規(guī)，半導(dǎo)體行業(yè)的趨勢是提高集成度。在實(shí)踐中，這意味著將柵極驅(qū)動器與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，以及開發(fā)涵蓋轉(zhuǎn)換器-逆變器-制動器（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)境可能會給這種類型的模塊帶來挑戰(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)體再次通過開發(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）

對電機(jī)驅(qū)動解決方案的需求正在增加，無論是通過自然擴(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)體正在通過開發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品來解決這個問題，例如其龐大的超級結(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，能夠滿足更廣泛的電機(jī)驅(qū)動應(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