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智能功率模块助力提升工业系统能效

2019-07-22 15:33 来源:安森美半导体 编辑:电源网

智能功率模块(IPM)广泛用于变频空调压缩机驱动、户内户外风扇驱动和功率校正电路。近年来,泵和工业风扇领域因为对紧凑化的要求,也开始使用IPM产品进行设计,随着变频系统和伺服驱动应用于工业机器人等新兴领域,IPM的高可靠性设计也开始大显神威。安森美半导体的IPM阵容强大,技术领先,功率等级从50 W至7.5 kW,满足各种不同的应用需求,并持续研发更高功率密度和能效、更可靠的IPM,拓展工业应用领域,以助力提升工业能效,并满足工业新兴领域的需求。

什么是IPM?

IPM在一个封装模块中高度集成MOSFET和IGBT等分立功率器件、高低压驱动芯片和外围阻容器件、二极管,实现比分立方案更灵敏准确的保护功能、更简单的外围元器件设计、更简化的生产工艺和更好的散热性能。

智能功率模块助力提升工业系统能效

图1:IPM的优势

IPM基板技术

IPM可以无需绝缘垫片直接与外部散热器相连,不但简化了散热的工艺难度,而且也降低了热阻。IPM的这种优点基于IPM基板技术。

直连铜基板(DBC)、陶瓷基板和绝缘金属基板(IMST)是三种不同的IPM基板技术,各有优缺点,可基于不同的应用需求使用不同的基板技术。DBC技术热阻最低,可实现最高的电流密度,但工艺难度较高,成本最高。陶瓷基板技术成本稍低,易于量产,适用于功率密度稍高、同时对成本有较高要求的领域,和DBC工艺一样,隔离电压大于4kV,但受制于工艺本身,贴装的器件比较有限。IMST技术易贴装各类电阻电容和电感器件,但热阻较大,所以电流低。

新的SPM®49用于5kW至7.5kW的空调、逆变器、泵和风扇

SPM的优点之一就是高度的集成化设计,但因为引脚定义各家供应商不相同,造成客户对单一供应商的担心,安森美半导体的SPM®49在封装上兼容“M”公司的Large DIP系列产品,可以消除客户对“独家”供应商的担心。

SPM®49采用先进的沟槽型IGBT,比平面型IGBT功率密度更高,使用DBC基板技术,热阻极低,因而有更高的热性能,尺寸为79mm*31mm*8mm,相比Large DIP,SPM®49爬电距离更远,绝缘性能更优。同时,针对电机驱动领域,SPM®49采用短路耐受型的IGBT,可承受长达5 us以上的短路耐受时间。安森美半导体已推出的SPM®49是650 V、50A的NFAL5065L4B和650 V、75A的NFAL7565L4B,未来将陆续推出1200V的10A、25A、35A和50A电流等级产品。

针对相同封装尺寸的SPM®49和Large DIP产品,我们在相同条件下进行了测试,结果显示在所有工作频率 / 输出电流测试条件下,安森美半导体的SPM®49产品NFAL7565L4BT的壳温都比竞争对手低。

新的SPM®31用于3kW至5kW的空调、逆变器、泵和风扇

SPM®31引脚兼容M公司的Mini DIP产品,消除客户对独家供应商的担忧,采用先进的650V沟槽型IGBT和DBC技术,热阻降低12%左右,由于引线引脚和螺丝孔兼容设计,所以无需PCB再设计,且侧面无虚设引脚的先进封装工艺使爬电距离更远,便于散热器设计灵活性改进,此外,内置热敏电阻NTC实现更精确和直接的检测,便于客户的热设计。安森美半导体已推出的SPM®31产品是650 V、30A的NFAM3065L4B和650 V、50A的NFAM5065L4B,未来将陆续推出1200V的5A、10A、20A电流等级产品。

针对相同封装尺寸的SPM®31和Mini DIP产品,我们在相同条件下进行了测试,结果显示在所有工作频率 / 输出电流测试条件下,安森美半导体的SPM®31产品NFAM5065L4BT的壳温和损耗都比竞争对手低,尤其在更高频率、重载的情况下,热性能优势明显。

SPM®34用于达7.5kW的空调、逆变器、泵和风扇

SPM®34覆盖达7.5kW的功率等级,采用先进的650V 和1200V 沟槽型的短路耐受 IGBT,和DBC基板技术,散热性极佳,在工业领域有着很多的成功案例。

智能功率模块助力提升工业系统能效

表1:SPM®34 (达7.5kW)

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标签: 安森美 IPM PFC

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