工業(yè)電機(jī)用功率半導(dǎo)體的動向

Steven Shackell

摘要：電動工具用電機(jī)正從有刷直流（BDC）轉(zhuǎn)向無刷直流（BLDC）電機(jī);工業(yè)電機(jī)需要更高能效的電機(jī)，同時(shí)需要強(qiáng)固和高質(zhì)量。安森美以領(lǐng)先的MOSFET、IPM和新的TM-PIM系列賦能和應(yīng)對這些轉(zhuǎn)變帶來的商機(jī)。

關(guān)鍵詞：電機(jī);電動工具;MOSFET;工業(yè);IGBT;IPM

安森美半導(dǎo)體提供全面的電機(jī)產(chǎn)品系列，尤其是功率半導(dǎo)體方面。安森美半導(dǎo)體因來自所有電機(jī)類型的商機(jī)感到興奮，并非常看好無刷直流電機(jī)（BLDC）應(yīng)用（例如電動工具），以及工廠自動化裝置采用的工業(yè)電機(jī)和伺服電機(jī)。

1電動工具的趨勢

電動工具方面，大趨勢是從有刷直流（BDC）電機(jī)轉(zhuǎn)向無刷直流（BLDC）電機(jī)。在這個(gè)轉(zhuǎn)變中，MOSFET的數(shù)量（主要為40V）從BDC中的1個(gè)增加到BLDC中的6個(gè)。在某些電動工具的高功率應(yīng)用中，由于制造商必須使用并聯(lián)器件，MOSFET的數(shù)量增加到12個(gè)。隨著元器件數(shù)量的增加，設(shè)計(jì)人員需要增加設(shè)計(jì)的功率密度。這導(dǎo)致從舊封裝如TO-220和DPAK封裝轉(zhuǎn)向較新的封裝，例如安森美半導(dǎo)體的SO-8FL（PQFN 5nMnx 6inln）。除了封裝之外，MOSFET的導(dǎo)通電阻RDS（on）至關(guān)重要，安森美半導(dǎo)體在SO-8FL封裝尺寸提供極低的RDS（on）。

2工業(yè)電機(jī)的趨勢

工業(yè)電機(jī)方面，一直不斷地推動開發(fā)和安裝更高能效的電機(jī)。政府能效標(biāo)準(zhǔn)是持續(xù)推動高能效的主要動力之一，例如中國最近的房間空調(diào)能效國標(biāo)（GB 21455-2019）。為達(dá)到最新的高能效目標(biāo)，電機(jī)需要電動換向電機(jī)，或可變速驅(qū)動電機(jī)。這些驅(qū)動器至少需要6個(gè)IGBT或其他電源開關(guān)來驅(qū)動電機(jī)。過去幾年市場在推動更高集成度，尤其是把IGBT和門極驅(qū)動器集成在一起。對于這些應(yīng)用，安森美半導(dǎo)體提供領(lǐng)先的智能功率模塊（IPM）產(chǎn)品陣容。市場希望這種集成可提高IPM的功率能力，安森美半導(dǎo)體提供能驅(qū)動達(dá)10kW功率的模塊。

此外，強(qiáng)固和高質(zhì)量是工業(yè)電機(jī)設(shè)計(jì)人員最關(guān)注的。工業(yè)電機(jī)的常見方案是在轉(zhuǎn)換器、逆變器和制動器（C-I-B）架構(gòu)中使用凝膠填充或外殼模塊。由于這些類型的模塊不是密封的，因此在腐蝕性環(huán)境中容易發(fā)生故障，如見于某些工業(yè)應(yīng)用。為解決此問題，安森美半導(dǎo)體開發(fā)了轉(zhuǎn)模（Transfer-Molded）功率集成模塊（TM-PIM）。TM-PIM系列可用于C-I-B架構(gòu)，并采用轉(zhuǎn)模封裝技術(shù)，與IPM一樣被密封。與采用凝膠填充/外殼的模塊相比，TM-PIM除了被密封外，還提供了3倍的功率循環(huán)能力和10倍的溫度循環(huán)能力。TM-PIM系列產(chǎn)品的強(qiáng)固性和質(zhì)量的提高，將使工業(yè)電機(jī)行業(yè)能夠持續(xù)改善驅(qū)動器的運(yùn)行時(shí)間，從而提高工廠的效率。