缓解开发更高效的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，我们共同意识到这种自动化水平可能对环境产生的影响。我们对自动化的依赖已经建立，因此提高效率的必要性现在为电动机驱动器和控制领域的发明提供了动力。

在整个工业部门，人们齐心协力采用效率，这通常是通过立法强制实施并由政府批准的标准来实现的。最近的一个例子是中国的GB 21455-2019标准，该标准适用于房间空调。为了符合要求，必须对电动机进行电气换向或以其他方式进行变速。在所有应用中，对可变驱动速度的需求变得越来越普遍，并且通常至少需要六个开关设备才能有效地实现它。对于高功率应用，开关设备将需要坚固并且能够处理高电流和高电压。在这种情况下，IGBT已成为首选技术。

尽管所有类型的电机的消耗量仍然很高，但半导体制造商对针对驱动无刷直流电机(BLDC)进行了优化的集成解决方案的需求强劲。这种需求几乎完全来自渴望利用BLDC的能源效率的制造商，他们现在正使用它们来替代效率较低的电动机，主要是有刷直流电动机。

但是，这种趋势带来了挑战，因为BLDC提供的能效提升并不是完全免费的……驱动阶段要复杂得多。半导体行业的机会是简化这种复杂性，这并不是一件容易的事，因为BLDC的驱动级需要六个功率晶体管，而对于有刷DC则只需要一个。编排六个晶体管的操作只是挑战的一部分，在大多数情况下，最终应用还需要以无刷直流电目前占据的相同尺寸，空间和重量封装容纳BLDC及其驱动电路。

除此之外，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比单个晶体管可以处理的功率高。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，这在晶体管的电气性能和物理轮廓方面都给晶体管的设计带来了更大的压力。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，同时将其技术迁移至最新的封装概况，例如尺寸为5mm x的SO-8FL PQFN封装6毫米

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，半导体行业内的趋势是向更高集成度发展。实际上，这意味着将栅极驱动器与IGBT放在同一封装中，并以符合应用需求并满足法规要求的方式对其进行封装。

安森美半导体对这一需求的回应包括已经广泛的智能电源模块或IPM产品组合，以及新的电源模块的开发，该模块涵盖了转换器-逆变器-制动(CIB)和转换器-逆变器(CI)拓扑。对于这种类型的模块，工业环境通常会带来挑战，因为它们并不总是密封地防止进入。在这里，安森美半导体再次通过开发使用转移成型(TM)的封装来展示其创新。TM-PIM系列产品不仅具有密封性，而且功率循环能力是其温度循环的三倍，而温度循环性则是同类凝胶填充非密封功率模块的十倍。

转移成型功率集成模块(TM-PIM)

通过自然扩展和批量迁移到更高效的拓扑结构(例如BLDC)，对电机驱动解决方案的需求正在增长。安森美半导体正在通过开发创新产品来解决这一问题，例如其庞大的超级结MOSFET产品组合，这些产品以工作电压范围为600V至800V且Rds(on)为23mΩ至1400mΩ的各种封装提供。安森美半导体还是IGBT技术的领导者，涵盖650V和1200V器件，以及SiC MOSFET和相关的隔离/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电源模块产品组合，能够满足更广泛的电机驱动应用范围，提供更高的集成度和更强大的功率/温度性能。

1200 V SiC MOSFET

安森美半导体继续开发其电机驱动解决方案组合，因为其所服务的终端市场的需求持续增长。在没有迹象表明这种需求持续增长的情况下，安森美半导体将继续创新并扩展其产品。