革新GaN IPM技術(shù)：引領(lǐng)高壓電機驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)入新時代

在當(dāng)今能效需求日益增長的時代背景下，家電及HVAC系統(tǒng)的設(shè)計師們正全力以赴地追求更高的能效標(biāo)準(zhǔn)。與此同時，他們也積極響應(yīng)消費者對可靠、靜音、緊湊且經(jīng)濟實用的系統(tǒng)的期待。市場上的主要設(shè)計挑戰(zhàn)在于，如何在不增加系統(tǒng)成本的前提下，設(shè)計并開發(fā)出更為小巧、高效且經(jīng)濟適用的電機驅(qū)動器。這一挑戰(zhàn)要求設(shè)計師們不斷創(chuàng)新，以實現(xiàn)能效與實用性的完美結(jié)合。

基于以上背景，德州儀器（TI）再次走在行業(yè)前沿，通過其最新發(fā)布的DRV7308氮化鎵（GaN）智能功率模塊（IPM），為高壓電機驅(qū)動系統(tǒng)帶來了革命性的改變。近日，德州儀器在發(fā)布會上，詳細(xì)介紹了這款具有非凡意義的產(chǎn)品，并展示了其如何助力設(shè)計人員在滿足能效標(biāo)準(zhǔn)的同時，滿足消費者對高效、可靠、靜音、小巧且經(jīng)濟實惠的系統(tǒng)的需求。

氮化鎵技術(shù)引領(lǐng)潮流

氮化鎵（GaN）作為第三代半導(dǎo)體材料，因其優(yōu)異的電子遷移率和耐高壓特性，正逐步成為功率半導(dǎo)體領(lǐng)域的新寵。德州儀器此次發(fā)布的DRV7308氮化鎵智能功率模塊，集成了六只氮化鎵FET，相較于傳統(tǒng)的IGBT和MOSFET解決方案，顯著提高了系統(tǒng)效率，減少了功率損耗，并改善了電機驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)熱問題。

值得注意的是，德州儀器的GaN IPM不是簡單地把氮化鎵和傳統(tǒng)的 IGBT集成一個IPM。據(jù)介紹，德州儀器把六只氮化鎵和驅(qū)動及保護做成了新型的GaN IPM，也就是說以前的 IPM 通常是由 IGBT 或 MOSFET 來做的，但是 TI 帶來的是集成氮化鎵的新型智能功率模塊。

在圖中，紅線代表TI的氮化鎵功率模塊的效率，而綠線則顯示了IGBT模塊的效率。在250W的系統(tǒng)效率測試中，我們發(fā)現(xiàn)使用氮化鎵智能功率模塊的電機逆變器在不同負(fù)載下，效率提升了1.9%至2.6%。值得注意的是，IGBT電路板需要額外的散熱器才能達(dá)到其最高工作效率97.2%，而TI的氮化鎵IPM不僅效率更高，而且無需額外散熱器。

通過一個實例來強調(diào)這種效率提升的重要性。對于暖風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，新的SEER評級標(biāo)準(zhǔn)提高到了14，這要求系統(tǒng)效率至少達(dá)到85%，而舊標(biāo)準(zhǔn)僅為80%。通過使用DRV7308的99%高效率，我們可以輕松滿足新標(biāo)準(zhǔn)下的85%整體效率要求，且無需增加電機的成本?；蛘?，我們還可以在保持效率不變的同時，選擇成本更低的電機，因為在這類應(yīng)用中，電機成本在系統(tǒng)總成本中占比較大。這種效率提升不僅滿足了更高的能效標(biāo)準(zhǔn)，還有助于降低系統(tǒng)成本，提升整體性能。

據(jù)德州儀器系統(tǒng)工程師張宏亮介紹，DRV7308通過優(yōu)化導(dǎo)通和開關(guān)損耗，實現(xiàn)了99%以上的逆變器效率，遠(yuǎn)勝于現(xiàn)有的IGBT和MOSFET解決方案。此外，氮化鎵器件的低死區(qū)時間和低傳播延遲特性，支持更高的脈寬調(diào)整開關(guān)頻率，減少了聽覺噪音和系統(tǒng)振動，為用戶帶來了更加安靜和舒適的使用體驗。

降本增效新選擇

隨著全球范圍內(nèi)能效標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，家電、暖風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)和工業(yè)驅(qū)動器等領(lǐng)域?qū)Ω咝?、?jié)能的電機驅(qū)動系統(tǒng)的需求日益增長。德州儀器的DRV7308氮化鎵智能功率模塊正是為了滿足這一市場需求而誕生的。通過采用氮化鎵技術(shù)，DRV7308不僅提高了系統(tǒng)的效率，還降低了系統(tǒng)的成本，使得設(shè)計人員在滿足能效標(biāo)準(zhǔn)的同時，能夠更好地滿足消費者的需求。

DRV7308氮化鎵智能功率模塊不僅具有出色的效率，還具備緊湊的尺寸和卓越的可靠性。其業(yè)內(nèi)較小的封裝尺寸（12*12毫米）以及無需外部散熱器的設(shè)計，使得電機驅(qū)動逆變器的印刷電路板尺寸縮減高達(dá)55%，大大節(jié)省了板面和空間。同時，DRV7308的高集成度和高效率減少了電機和驅(qū)動器的發(fā)熱，提高了系統(tǒng)的整體可靠性，并延長了使用壽命。

此外，DRV7308還具備每個氮化鎵FET的短路保護功能及電機驅(qū)動器的二級電流保護功能，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性。這些特點使得DRV7308成為設(shè)計高效、可靠、靜音、小巧且經(jīng)濟實惠的電機驅(qū)動系統(tǒng)的理想選擇。

德州儀器的DRV7308氮化鎵智能功率模塊的發(fā)布，標(biāo)志著氮化鎵技術(shù)在高壓電機驅(qū)動系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用邁出了重要的一步。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場的不斷擴展，氮化鎵技術(shù)將在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用，為行業(yè)的發(fā)展帶來更多的機遇和挑戰(zhàn)。