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集成式智能功率模块解决电机控制难题

2017-11-16 15:39:50     来源:安森美供稿        

电机是多数电器设备的核心组件,也是最消耗电能的装置,如果能够有效率地控制电机的运作,将对能源的利用有极大的帮助,符合世界节能减排的趋势。通过智能功率模块的协助,将能够有效提升电机的运作效率,让我们来进一步了解智能功率模块的特性。

提高电机控制应用的效率和可靠性

由于对高能效、环境责任和满足政府法规的需求不断增加,对高效电子系统的需求也越来越严苛。由于电机消耗的电能占比最大(占全球总能耗的40% ~ 50%),同时具备高效和可靠性能的电机控制解决方案将非常重要。

当前电机控制架构的主要设计考虑和难点很多,其中包括必须考虑电机的运作效率、可靠性,并降低噪声与热性能,还要考虑如何缩减电路板空间及易于设计整个系统。

飞兆半导体于2016年并入安森美半导体,使得安森美半导体的智能功率模块产品线更为完整。在功率半导体技术方面有多年专业经验的飞兆半导体,推出了Motion SPM®智能功率模块,综合了其在功率半导体技术方面的多年专长、先进的封装技术和应用知识,开发出适用于电机控制和工业变频器应用的解决方案。通过将电机驱动和保护电路集成到单个封装中,SPM模块简化并加快了系统设计,有助于优化效率。SPM模块提供全功能、高性能三相逆变输出级和优化的栅极驱动技术,最大程度地减少了电磁干扰(EMI)和损耗,并提供模块内保护功能。

Motion SPM®智能功率模块内置的高压集成电路(HVIC)可将得到的逻辑电平栅极输入,转换为驱动模块的内部MOSFET或绝缘栅双极晶体管(IGBT)所需的高电压、高电流驱动信号。三个独立的源极/发射极开路引脚可用于各相位,以支持最广泛的控制算法。

Motion SPM®产品组合电压范围包括40 V至1200 V,功率支持20 W至7.5 kW,提供设计可缩放性,能够进一步缩短上市时间,各种各样的封装选项可以帮助设计人员缩小外形尺寸。集成式SPM模块覆盖各种电机驱动应用,从小型风扇电机、泵、电动工具和家用电器到高功率空调设备和工业驱动。SPM模块还支持设计工具、参考设计和评估板,能够简化和缩短设计周期。

Motion SPM®产品组合中的SPM 3功率模块系列,支持600 V和1200 V,适用于功率高达3 kW的广泛功率应用,独立的发射极开路引脚适用于各相位,可支持最广泛的控制算法。SPM 3模块支持具有非常低热阻的封装,包括Al2O3 DBC、陶瓷基板和FULLPAK可供客户选用。

SPM 3功率模块已经通过UL第E209204(UL1557)认证,具有低功耗的NPT Trench IGBT(耐压1200V的器件 )和FS3 IGBT(部分耐压600V的新产品), 通过内置自举二极管和热检测装置(TSU)实现更强、更完整的保护功能,拥有更高的抗噪声和浪涌能力,可提供更佳的可靠性,采用DBC基板1.1℃/W(最大值)来实现更佳的热性能,最大额定电流值扩大至50 A。

SPM 3功率模块系列中的FNB33060T是一款先进的SPM® 3模块,支持600 V - 30 A三相IGBT逆变器,带积分栅极驱动器和保护功能,采用低功耗、额定短路IGBT,使用Al2O3陶瓷基质实现极低热阻,内置自举二极管和专用Vs引脚简化PCB布局,具备低侧IGBT的独立发射极开路引脚可用于三相电流检测,采用单相接地电源,支持LVIC内置温度感测功能,可用于监控温度,并已针对5 kHz开关频率进行优化,绝缘等级可达2500 Vrms/分。

还有其他几款型号功能近似,主要是电压与安培数不同,像是FNB34060T可支持600 V - 40 A,FNB35060T则是支持600 V - 50 A,FSBB10CH120DF可支持1200 V - 10 A,FSBB15CH120DF则是1200 V - 15 A,FSBB20CH120DF则可支持1200 V - 20 A,多样化的选择,可以满足用户不同的需求。

SPM 3功率模块系列的所有器件都是引脚兼容的,包含有从3A~50A/600V和10~20A/1200V的广泛产品涵盖范围,拥有卓越的散热性能和低损耗,相当适合大功率空调(3HP〜7HP)、紧凑型工业级变频器、工业泵、工业风扇电机、伺服驱动器、交流感应、无刷直流(BLDC)和永磁同步(PMSM)电机类型等典型的应用。

安森美半导体持续地扩展Motion SPM®的产品组合,并不断改进制造工艺、创新的拓扑,以及系统专业知识,以协助电路设计工程师开发出适用于任何电机控制应用的解决方案,并提供最广泛的封装种类,具备热性能优化封装,高功率密度和可稳健地装配等优势,拥有更佳的耐用性、优化的导通和开关损耗,有助于增加可靠性和减少设计时间,是高电压电机控制应用的理想选择。

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