缓解开发更高效电机驱动解决方案的设计挑战

在高度工业化的经济中，自动化起着至关重要的作用。作为消费者和制造商，我们共同更加意识到这种自动化水平可能产生的环境影响。我们对自动化的依赖已经根深蒂固，因此提高效率的必要性现在为电机驱动和控制领域的发明提供了动力。

在整个工业部门，人们齐心协力地提高效率，通常通过立法来执行，并由政府批准的标准来实现。最近的一个例子是中国的标准GB 21455-2019，适用于室内空调。为了符合要求，电机必须进行电动换向或以其他方式能够变速。在所有应用中，对可变驱动速度的需求变得越来越普遍，通常需要至少六个开关器件才能有效实现。对于高功率应用，开关器件需要坚固耐用，能够处理高电流和电压。在这种情况下，IGBT已成为首选技术。

虽然所有类型的电机的消耗仍然很高，但半导体制造商看到了对针对驱动无刷直流电机 （BLDC） 进行优化的集成解决方案的强劲需求。这种需求几乎完全来自渴望利用 BLDC 能源效率的制造商，他们现在正在使用它们来取代效率较低的电机，主要是有刷直流电机。

然而，这一趋势带来了挑战，因为 BLDC 提供的能源效率提升并非完全免费。..。..驱动级要复杂得多。半导体行业的机会是简化这种复杂性，这不是一项微不足道的任务，因为BLDC的驱动级需要六个功率晶体管，而不仅仅是一个用于有刷直流。协调六个晶体管的操作只是挑战的一部分，在大多数情况下，终端应用还需要将 BLDC 及其驱动电路容纳在与有刷直流目前占用的相同尺寸、空间和重量范围内。

更复杂的是，在某些应用中，功率晶体管的数量可能需要增加一倍，达到12个，因为该应用需要的功率高于单个晶体管所能处理的功率。在这些情况下，并联功率晶体管是使用更大、更昂贵的晶体管的替代方法。

显然，这给晶体管的设计带来了更大的压力，无论是在电气性能和物理轮廓方面。安森美半导体通过开发具有业界最低导通电阻Rds（on）的功率晶体管解决了这些问题，同时将其技术迁移到最新的封装配置文件，例如尺寸为5mm x 6mm的SO-8FL PQFN封装。

为了加速向更高效电机的迁移，并帮助制造商满足严格的新法规，半导体行业的趋势是提高集成度。在实践中，这意味着将栅极驱动器与IGBT放在相同的封装中，并以符合应用需求和法规要求的方式封装它们。

安森美半导体对这一需求的响应包括已经广泛的智能功率模块（IPM）产品组合，以及开发涵盖转换器-逆变器-制动器（CIB）和转换器-逆变器（CI）拓扑的新功率模块。通常，工业环境可能会给这种类型的模块带来挑战，因为它们并不总是密封以防止进入。在这里，安森美半导体再次通过开发使用传递模塑（TM）的封装展示了其创新。除了密封外，TM-PIM 系列的功率循环能力和温度循环能力是同类凝胶填充、非密封电源模块的 10 倍。

传递模塑功率集成模块 （TM-PIM）

对电机驱动解决方案的需求正在增加，无论是通过自然扩展还是向更高效拓扑（如BLDC）的大规模迁移。 安森美半导体正在通过开发创新产品来解决这个问题，例如其庞大的超级结MOSFET产品组合，提供多种封装，工作电压范围为600V至800V，Rds（on）为23mΩ至1400mΩ。安森美半导体也是IGBT技术的领导者，涵盖650V和1200V器件，以及SiC MOSFET和相关隔离/非隔离栅极驱动器。TM-PIM的推出进一步扩展了安森美半导体的集成功率模块产品组合，能够满足更广泛的电机驱动应用，提供更高的集成度和扩展的功率/温度性能。

审核编辑：郭婷