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          從PCIM展看功率器件的創(chuàng)新

          作者:■ 本刊記者 迎九 時(shí)間:2008-05-05 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

            在3月中旬的“2008慕尼黑上海電子展”期間,功率半導(dǎo)體廠商在 (功率轉(zhuǎn)換與智能運(yùn)動控制)展區(qū)濟(jì)濟(jì)一堂,展示了眾多高能效解決方案。從采訪Fairchild(飛兆)、Infineon(英飛凌)和三菱電機(jī)等公司可以看出,創(chuàng)新的技術(shù)推動了新產(chǎn)品的推出。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/82104.htm

          烹飪用IGBT成熱點(diǎn)

            提高能效是電子器件的頭號推動因素,從天然氣烹飪轉(zhuǎn)向感應(yīng)加熱(例如電磁爐)可以節(jié)能50%(表1),而且感應(yīng)加熱產(chǎn)品還具有安全和容易清洗的特點(diǎn)。因此,為電磁爐開發(fā)IGBT成為展示的熱點(diǎn)。

            . Fairchild的Field Stop Trench IGBT
          Fairchild(飛兆)半導(dǎo)體公司在會上推出了1200V Field Stop(場截止) Trench IGBT系列器件FGA20N120FTD 和 FGA15N120FTD。這些IGBT采用該公司專利的Field Stop結(jié)構(gòu)和抗雪崩的Trench gate (溝道柵) 技術(shù),可在傳導(dǎo)損耗和開關(guān)損耗之間提供良好權(quán)衡。Fairchild企業(yè)市場總監(jiān)Claudia Innes說:“與傳統(tǒng)的NPT-Trench IGBT器件相比,F(xiàn)GA20N120FTD可減小25%的導(dǎo)通損耗、8%的開關(guān)損耗,并大幅降低系統(tǒng)工作溫度。”由于損耗降低,因此冷卻要求降低,系統(tǒng)的可靠性得以增強(qiáng),系統(tǒng)總成本減少。這些新IGBT還內(nèi)置了專為零電壓開關(guān) (ZVS) 技術(shù)而優(yōu)化的快速恢復(fù)二極管 (FRD),進(jìn)一步提高了可靠性。

          表1  感應(yīng)加熱是提高能效的最好方式
           

            兩款新產(chǎn)品是Fairchild設(shè)在韓國的HV(高電壓)電源系統(tǒng)組為中國市場(220V電壓)開發(fā)的,Sangmin Chung經(jīng)理表示,F(xiàn)ield Stop工藝是Fairchild的獨(dú)有技術(shù),其關(guān)鍵是加了一個(gè)Field插接層,因此可以把損耗降低。隨著研發(fā)的進(jìn)一步深入,今后有望Fairchild所有IGBT可以用到Field Stop技術(shù)。

            . Infineon:單管IGBT方案

            Infineon的方案包括兩個(gè)方種:軟開關(guān)應(yīng)用的第三代逆向?qū)↖GBT(RC3)和單端諧振的控制。

            軟開關(guān)用的第三代逆向?qū)↖GBT 所有的烹飪電器都是軟開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。烹飪電器主要分為三大類:電磁爐、電飯煲和微波爐(如表2)。英飛凌家電及工業(yè)功市場高級經(jīng)理馬國偉介紹說,采用Infineon的第三代逆向?qū)↖GBT有四個(gè)優(yōu)勢:1,具有較低的飽和壓降,從而節(jié)省散熱器和風(fēng)扇成本;2,軟而且快的開關(guān)特性降低了EMI,可簡化濾波器;3,安全、堅(jiān)固的設(shè)計(jì)伴隨著更大的熱設(shè)計(jì)裕量。4,使諧振方案實(shí)現(xiàn)低成本,具有更低的導(dǎo)通損耗、特制的二極管及精確的溫度控制。

          表2  烹飪電器的軟開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
           

            單端諧振的控制與保護(hù) 隨著電磁爐的功率越來越高,IGBT在電磁爐中的峰值浪涌問題日益突出。Infineon為中國市場推出的“IGBT+單片機(jī)”組合方案,實(shí)現(xiàn)電磁爐的數(shù)字控制。利用其IHW25N120R2 IGBT及8位單片機(jī)XC886/XC866實(shí)現(xiàn),方法是通過單片機(jī)對輸出功率作每周期的數(shù)字控制,對VCE及VAC作動態(tài)監(jiān)測,進(jìn)行準(zhǔn)確及時(shí)的控制。


           

            . 三菱電機(jī)

            三菱電機(jī)帶來了第四代DIP-IPM(雙列直插型智能功率模塊)、第五代智能功率模塊L1系列IPM以及多種系列的第五代IGBT模塊。

            2004年以來,三菱電機(jī)的DIP-IPM模塊開發(fā)致力于小型化、低熱阻化以及完全無鉛化,并已開發(fā)出第四代DIP-IPM產(chǎn)品。如今,為提高DIP-IPM的性價(jià)比,三菱電機(jī)還增加了搭載RC-IGBT硅片的額定電流為3A的DIP-IPM,從而使第四代DIP-IPM系列產(chǎn)品更加豐富,為白色家電等變頻基板的小型化做出貢獻(xiàn)。

            三菱電機(jī)還展示了新推出第五代L1系列IPM,其將硅片溫度傳感器設(shè)置在IGBT硅片正中央處,實(shí)現(xiàn)了更加精確迅速的硅片溫度檢測。該系列IPM采用全柵型專利的CSTBT(載流子存儲式溝槽型雙極晶體管)硅片技術(shù),具有比L系列IPM更低的損耗,以及優(yōu)化的VCE與Eoff折衷曲線。此外,L1系列IPM還首次開發(fā)了25A/1200V和50A/600V的小封裝產(chǎn)品以滿足客戶節(jié)約成本的需求。

            . Infineon
           
          英飛凌方案比目前的設(shè)計(jì)方案簡化了器件,實(shí)現(xiàn)了數(shù)字控制

            除了電磁爐用IGBT外,Infineon還展示了IGBT驅(qū)動芯片—采用專利技術(shù)EiceDRIVER的1ED020I12-F,它是一款單路門極驅(qū)動IC,具有1200V隔離電壓,使用無核變壓器(CLT)技術(shù),可驅(qū)動達(dá)100A的IGBT/MOSFET。

            剛剛開始量產(chǎn)的智能功率模塊CiPoS系列打造了IPM新封裝概念,這是由于功使用DCB(陶瓷基覆銅板),控制電路采用PCB(印制電路板),便于實(shí)現(xiàn)定制功能。內(nèi)部具有可靠的電氣隔離,散熱效果良好。對DCB作注模封裝,提高了可靠性??梢詾閷砑蓡纹瑱C(jī)做準(zhǔn)備,同時(shí)可以集成更多器件做定制模塊。內(nèi)置PCB,令引腳位置及功能定義靈活。

            大功率應(yīng)用的混合電動車功率模塊HybirdPACK與工業(yè)應(yīng)用功率模塊PrimePACK為了提高堅(jiān)固度、降低脫離效應(yīng),都使用了優(yōu)化的銅基板及氧化氯陶瓷,并采用芯片定位方法。其中,適合大功率工業(yè)變頻器、大功率UPS、可再生能源的PrimePACK2與PrimePACK3優(yōu)化了芯片布局,比上一代模塊降低熱阻30%;并且大幅降低內(nèi)部寄生電感,比上一代模塊降低60%。

            . Fairchild

            展示了集成SPM器件,可用于在電機(jī)逆變器設(shè)計(jì)中優(yōu)化性能和節(jié)省空間;HID、LED、CFL和LFL照明系統(tǒng)中的高能效鎮(zhèn)流器IC等器件。

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