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安森美半导体应用于白家电的二合一智能功率模块(IPM)

宣布时间:2015年02月04日 14:02    宣布者:eechina
要害词: IMST , IPM模块 , 功率模块
以后破费电子产物手艺与日俱增,同时绿色、环保、节能的头脑也徐徐深刻人心,能效效果日趋成为产物设计中关注的焦点,高效节能曾经是年夜势所趋。作为电子设计的要害元器件,半导体产物施展着相当主要的作用。工程师经由历程对半导体器件的质料、结构、工艺等方面的不合设计,为种种应用需求供应照顾的处置赏罚赏罚妄图。

与我们寻常生涯亲近相关的空调、电冰箱、洗衣机等白家电产物,在设计中须要推敲到尺寸、能效、资源及外不雅不雅设计等因素。推动高能效创新的安森美半导体开发出紧凑的变频器智能功率模块(IPM),和集告成率因数校订(PFC)转换器及三相变频器的“二合一”IPM,接纳希奇的绝缘金属基板手艺(IMST),可靠、性价比高,同时供应高能效和低噪声,极合适白家电产物应用。其二合一IPM STK57FU391A-E取得昔日电子与21ic.com联络举行的中国第十二届年度TOP-10电源产物奖中的两个奖项:“Top 10电源产物奖”及“手艺突破奖”,彰显安森美半导体推动高能效创新的实力。

安森美半导体希奇的绝缘金属基板手艺(IMST)

安森美半导体是全球首家开发出变频器IPM应用IMST手艺的公司。IMST手艺接纳低热阻、高导热的绝缘质料将铜箔和金属基板即铝基板压合在一起,金属的高热传导率使功率输入电路、控制电路及模块焦点电路能够贴装在统一基板上。此手艺具有7年夜手艺优势,网罗:易于集成和增添元件数目以降低总资源、内置焦点电路简化PCB设计以延伸终端产物的设计时间、供应更迅速更高精度的温度检测以完成更可靠的散热掩护、噪声榨取、降低浪涌电压、提升能效和降低能耗,和单列直插式 (SIP) 型封装优势。
   
基于IMST的IPM模块

安森美半导体基于IMST手艺的IPM模块,型号网罗单分流电阻型和3分流电阻型(如表一所示),它将高压IC (HVIC)、高击穿电压及年夜电流IGBT、快速恢复二极管、门极电阻、用于驱动上边IGBT及IGBT门极电阻的启动二极管、用于检测发烧的热敏电阻、用于过流掩护的分流电阻等元器件高密度贴装封装在一起 (如图1所示),能驱动从10 A至50 A输入负载电流,供应低消耗、低噪声。

表1:安森美半导体IPM模块产物威望。
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图1:基于IMST手艺的IPM模块集成多种元器件。

集成PFC及3相逆变的二合一IPM应用于变频空调

因应减小尺寸并提升能效的趋势,安森美半导体IPM已生长至下一代高能效二合一IPM,其 STK57F-3xx系列IPM将升压PFC转换器和3相变频器(STK551-xxx系列、STK554-xxx系列为延伸电机供应驱动,STK5C4Uxxx系列为风扇电机供应驱动)合二为一(参见图2),不只供应高能效电路,还年夜幅增添元器件数目,节俭PCB占用空间,延张开发时间,降低组装资源,加速上市历程。

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图2. 安森美半导体用于变频空调的二合一 IPM。

安森美半导体开发适用于更年夜电流、更高功率应用的交织式PFC二合一IPM。见图3,它在单个封装中集成交织式PFC转换器、三相变频器输入段、预驱动电路和掩护电路。交织式PFC是在原来单个较年夜功率PFC段的地方并行放置2个功率为一半的较小功率PFC段来替换。这两个较小的PFC段以180°的相移交替使命,它们在输入端或输入端累加时,每相电流纹波的主要部门将抵消。

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图3. 交织式PFC二合一IPM。

高能效单相PFC应用蹊径网罗:一连导电形式(CCM)升压PFC,交织式PFC和无桥交织式PFC。CCM升压PFC电路作为我们的基础电路,交织式PFC现实就是2个升压电路并联,MOS管交织导通。虽然和CCM升压PFC发生类似的二极管桥消耗,然则交织式PFC可疏散电源从而提升能效,而无桥交织式PFC在交织式PFC结构的基础上去掉落落二极管整流桥,使得回声器尺寸减小40%,交流-直流转换消耗增添50%,参见图4。

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图4. 高能效单相PFC应用蹊径。

二合一IPM vs.其它妄图

以变频空调为例,当接纳分立结构时,电路元器件总数目高达15个,所占PCB面积达121.2 cm2,而二合一IPM结构集成度更高,元器件总数目增添至6个,所占PCB面积减小至87.5 cm2。

不合使命条件下(以输入电压220 V,功率4 kW为例,见图5),二合一IPM结构比分立结构供应更高的使命频率,交织式PFC系统总消耗比分立结构增添28.1 W,而无桥交织式PFC将系统总消耗降低38%。资源方面,更小的尺寸更容易于设计,便于接纳模块化的妄图,延伸设计周期,降低开发资源。集成度更高的二合一IPM结构可将升压线圈布设在电路板上,降低了组装资源,而且由于拓扑结构不合,浅易的升压PFC二合一IPM、交织式PFC二合一IPM和无桥交织式PFC二合一IPM的磁芯尺寸按序镌汰至分立结构的79%、33%和20%,系统总资源由分立结构的29.7美元按序缩减至28.7美元、28.6美元、28.3美元。

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图5. 用于PFC系统的PFC总消耗及资源较量。

总结

安森美半导体创新的IMST手艺可靠且性价比高,同时供应高能效和低噪声,而基于此手艺更进一步的二合一IPM STK57FU/5MFU,由于在单个封装中集成PFC转换器和变频器,年夜幅增添元器件数目,增添PCB所占空间,降低组装资源,降低能耗并提升能效。其要害特点网罗:内置过流掩护和过压掩护功效、内置热敏电阻可监测温度、能够应用内置IPM的启动电路来完成单电源驱动、内置防止上边/下边晶体管同时导通的电路,是白家电应用的理想妄图。

供稿:安森美半导体

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