馬達是多數電器設備的核心元件,也是最消耗電能的裝置,如果能夠有效率控制馬達的運作,將對能源利用有極大幫助,符合世界節能減碳的趨勢。透過智慧功率模組的協助,能夠有效提升馬達運作效率,讓我們來進一步瞭解智慧功率模組的特性。

提高馬達控制應用的效率和可靠性

由於對高能效、環境責任和滿足政府法規的需求不斷增加,對高效電子系統的需求也越來越嚴苛。由於馬達消耗的電能占比最大(占全球總能耗的40% ~ 50%),同時具備高效和可靠性能的馬達控制解決方案非常重要。

當前馬達控制架構的主要設計考慮和難點很多,包括必須考慮馬達的運作效率、可靠性,並降低雜訊與熱性能,還要考慮縮減電路板空間的方法及整個系統的設計。

快捷半導體(Fairchild Semiconductor)於2016年併入安森美半導體,使得安森美半導體的智慧功率模組產品線更為完整。在功率半導體技術方面有多年專業經驗的快捷半導體,推出了Motion SPM®智慧功率模組,綜合其在功率半導體技術方面的多年專長、先進的封裝技術和應用知識,開發出適用於馬達控制和工業變頻器應用的解決方案。透過將馬達驅動和保護電路整合到單個封裝中,SPM模組簡化並加快了系統設計,有助於優化效率。SPM模組提供全功能、高性能三相逆變輸出級和優化的閘極驅動技術,最大程度地減少了電磁干擾(EMI)和損耗,並提供模組內保護功能。

Motion SPM®智慧功率模組內置的高壓積體電路(HVIC)可將得到的邏輯電平閘極輸入,轉換為驅動模組的內部MOSFET或絕緣閘雙極電晶體(IGBT)所需的高電壓、高電流驅動訊號。三個獨立的源極/發射極開路引腳可用於各相位,以支援最廣泛的控制演算法。

Motion SPM®產品組合電壓範圍包括40 V至1200 V,功率支援20 W至7.5 kW,提供設計可縮放性,能夠進一步縮短上市時間,各種各樣的封裝選項可以説明設計人員縮小外形尺寸。整合式SPM模組擴及各種馬達驅動應用,從小型風扇馬達、泵、電動工具和家用電器到高功率空調設備和工業驅動。SPM模組還支援設計工具、參考設計和評估板,能夠簡化和縮短設計週期。

Motion SPM®產品組合中的SPM 3功率模組系列,支援600 V和1200 V,適用於功率高達3 kW的廣泛功率應用,獨立的發射極開路引腳適用於各相位,可支援最廣泛的控制演算法。SPM 3模組支援具有非常低熱阻的封裝,包括Al2O3 DBC、陶瓷基板和FULLPAK可供客戶選用。

SPM 3功率模組已經通過UL第E209204(UL1557)認證,具有低功耗的NPT Trench IGBT(耐壓1200V的元件 )和FS3 IGBT(部分耐壓600V的新產品), 透過內置自舉二極體和熱檢測裝置(TSU)實現更強、更完整的保護功能,擁有更高的抗雜訊和浪湧能力,可提供更佳的可靠性,採用DBC基板1.1℃/W(最大值)來實現更佳的熱性能,最大額定電流值擴大至50 A。

SPM 3功率模組系列中的FNB33060T是一款先進的SPM® 3模組,支援600 V – 30 A三相IGBT逆變器,帶積分閘極驅動器和保護功能,採用低功耗、額定短路IGBT,使用Al2O3陶瓷基質實現極低熱阻,內置自舉二極體和專用Vs引腳簡化PCB佈局,具備低側IGBT的獨立發射極開路引腳可用於三相電流檢測,採用單相接地電源,支援LVIC內置溫度感測功能,可用於監控溫度,並已針對5 kHz開關頻率進行優化,絕緣等級可達2500 Vrms/分。

還有其他幾款型號功能近似,主要是電壓與安培數不同,像是FNB34060T可支援600 V – 40 A,FNB35060T則是支持600 V – 50 A,FSBB10CH120DF可支援1200 V – 10 A,FSBB15CH120DF則是1200 V – 15 A,FSBB20CH120DF則可支援1200 V – 20 A,多樣化的選擇,可以滿足用戶不同的需求。

SPM 3功率模組系列的所有元件皆引腳相容,包含3A~50A/600V和10~20A/1200V的廣泛產品涵蓋範圍,擁有卓越的散熱性能和低損耗,相當適合大功率空調(3HP〜7HP)、緊密型工業級變頻器、工業泵、工業風扇馬達、伺服驅動器、交流感應、無刷直流(BLDC)和永磁同步(PMSM)馬達類型等典型的應用。

安森美半導體持續擴展Motion SPM®的產品組合,並不斷改進製造工藝、創新的拓墣,以及系統專業知識,以協助電路設計工程師開發出適用於任何馬達控制應用的解決方案,並提供最廣泛的封裝種類,具備熱性能優化封裝,高功率密度和可穩健地裝配等優勢,擁有更佳的耐用性、優化的導通和開關損耗,有助於增加可靠性和減少設計階段,是高電壓馬達控制應用的理想選擇。

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