IR善用功率器件，为节能设计保驾护航
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摘要： 在可以预见的未来，电能将会成为我们主要的消耗能源。大至高速列车，小至手机，都不能脱离电能而存在。无论什么类型的电能，大部分都难以直接使用，必须借助功率半导体进行功率变换以驱动设备。近年来，全社会追求低能耗风潮愈演愈烈，如变频空调、变频冰箱等产品层出不穷，其最终目的就在于最大限度减少电能损耗，实现变频功能也需要功率器件发挥自身神奇作用。如何才能实现更高效的节能设计?功率器件是如何达成节能的?电子发烧友网编辑带着种种疑问，专访了知名电源厂商IR公司亚太区销售副总裁潘大伟先生。
关键字： 电机节能设计，识字控制IC，三相电机控制电源IC
亟待解决电机节能设计问题
随着社会的发展不断向前推进，人们的生活水平也得到了提高，冰箱、空调以及其他的自动化产品开始进入千家万户。这些产品一年消耗的电量是一个庞大的数字，一直让这些设备满载运行不符合当今节能减排的要求。因此变频电机就因时而起，迅速走进了大众的眼球。我们知道，电子单元的设计很复杂，并且涉及到了数字、模拟和功率计三个方面。与此同时，设计者还必须要以较低的成本去满足大批量推广高性能产品，这就对设计平台有较高的要求。IR相关节能方案是如何助力高效节能设计的?
潘大伟表示，IR提供iMOTION™集成式设计平台，整个平台整合了所需要的数字、模拟和功率芯片，并且还有控制算法、开发软件和设计工具，可以帮助工程师完成包括识字控制IC和µIPM™电源模块的电机控制设计，从而能够构建整个系统。潘总强调，这个平台不但简化了工业应用以及采用变速电机家用电器的开发，而且可以将产品能耗降低60%。
谈到具体的设计应用，潘大伟还给我们举了个实例：IR的高集成度小型µIPM™电源模块系列(专利申请)面向高效电器和轻工业应用。利用这个模块可以实现冰箱的压缩机驱动器、用于供暖和水循环的水泵、空调扇、洗碗机和自动化系统。由于整个产品采用了一个创新型的封装，µIPM系列就能够提供新的器件尺寸基准，进而将占位面积在现有三相电机控制电源IC的基础上缩小了60%之多。此外，还在线提供应用实例和面向各种功率高达1800W的电机控制应用的参考设计。
IGBT等功率器件——善用节能利器
由于具有开关速度高，开关损耗小，具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小等优势，IGBT问世以来就受到广大用户的欢迎。尤其是在电机驱动器之类的工业应用领域，IGBT成为了首选的功率半导体器件。
潘大伟特别强调，功率损耗的降低和电流密度的提高是IGBT的优势，同时也成了高级IGBT开发的主要目标。通过采用这样的功率器件，不但可以提高系统效率，提升功率处理能力，还可以获取成本优势。 例如减少余热排出系统(散热器)的数量。
对于IGBT技术的进展，潘大伟还给我们介绍了IR的一个平台，那就是IR最新的Gen8 IGBT平台，这个平台提供了面向工业应用的出色技术。该IGBT平台还具有同类产品中最佳的Vce(on)、稳定性和开关特性，专门用于解决工业市场的严苛挑战。第八代(Gen8)1200V IGBT平台采用IR最新一代沟道栅场截止技术，为工业和节能应用提供了同类中最佳的性能。
潘大伟还提到，Gen8 IGBT实现了出色的稳定性。新技术具有更软的关断特性，是电机驱动应用的理想之选，能够将dv/dt降至最低水平，从而降低了EMI和过电压，提高了可靠性和稳定性。参数分布范围窄，从而能够在大电流电源模块内并联多个IGBT时实现出色的电流共享。薄晶圆技术改善了热阻，提供了高达175°C的最高结温。
新型功率器件为节能设计保驾护航
最后，潘大伟介绍了IR采用IR最新功率MOSFET芯片300V器件系列，该系列产品为各种高效工业应用提供了基准通态电阻(Rds(on))。例如110-120 VAC线路调节器和110-120 VAC电源与DC-AC逆变器，包括太阳能逆变器和不间断电源(UPS)。
新功率MOSFET系列具有超低Rds(on)，提高了系统效率，让设计者能够在并联多个MOSFET的情况下减少元件数量。IR的300V MOSFET系列具有基准Rds(on)，能够提供更高的效率、电源密度和可靠性，适于需要更高系统效率的工业应用。新器件通过了工业级和一级湿度灵敏性(MSL1)认证，不含铅，符合RoHS指令的要求。
半导体材料和技术的发展促进了功率器件的发展进步，两者的配合应用提高了电能的使用率，能够逐渐满足当前要求的能源标准。希望借助IR公司提供的各种节能方案，开发出更多更好的产品，满足社会日益增长的节能新需求。
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