安森美半導(dǎo)體全面的IPM方案滿足工業(yè)、汽車行業(yè)的不同需求

智能功率模塊(IPM)，是指集成驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路到單個(gè)封裝的模塊化方案，較分立方案減少占板空間，提升系統(tǒng)可靠性，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和加速產(chǎn)品面市時(shí)間。安森美半導(dǎo)體憑借領(lǐng)先的硅和封裝技術(shù)，提供同類最佳的IPM，產(chǎn)品陣容覆蓋20 W～10 kW不同功率等級(jí)，應(yīng)用于工業(yè)、汽車和消費(fèi)等應(yīng)用，具有顯著的能效、尺寸、成本、可靠性等優(yōu)勢(shì)。

IPM技術(shù)趨勢(shì)

根據(jù)具體應(yīng)用需求，IPM可采用各種不同的晶圓技術(shù)如平面MOSFET、超結(jié)、場(chǎng)截止IGBT、碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)等，以及封裝技術(shù)如扁平無引腳(QFN)、全塑(Full pack)、陶瓷基板、AI2O3、氮化鋁(AIN)、絕緣金屬基板技術(shù)(IMST)、直接鍵合銅(DBC)、單列直插(SIP)、二合一(PFC+變頻器INVERTER)等，以盡量減小熱阻，降低導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗，同時(shí)確保高集成度、高開關(guān)速度、高能效、高可靠性和出色的EMI性能。

600 V及1 200 V高功率的工業(yè)IPM方案

工業(yè)IPM主要應(yīng)用于工業(yè)壓縮機(jī)、泵、可變頻驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)工具等。預(yù)計(jì)此類市場(chǎng)未來3年的復(fù)合年增率(CAGR)為5.1%，增長(zhǎng)較快，這主要?dú)w結(jié)于人工成本的不斷上漲導(dǎo)致企業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的需求日趨強(qiáng)烈，而各項(xiàng)能源法規(guī)及測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)如ErP、IEC、GB3等對(duì)能效的要求日趨嚴(yán)格。

安森美半導(dǎo)體是市場(chǎng)上能同時(shí)提供600 V及1 200 V高功率IPM方案的供應(yīng)商，主要系列有SPM45、SPM3、SPM2、SIP系列。除了現(xiàn)有的第三、四代場(chǎng)截止IGBT技術(shù)，還即將推出采用SiC、GaN的模塊。

SPM3系列主要應(yīng)用于高功率空調(diào)、工業(yè)變頻器、工業(yè)泵和工業(yè)風(fēng)扇等，這些模塊集成了內(nèi)置IGBT已優(yōu)化的門極驅(qū)動(dòng)，使用 Al2O3陶瓷基板實(shí)現(xiàn)極低熱阻，從而優(yōu)化EMI性能和最小化損耗，同時(shí)提供欠壓鎖定、過流關(guān)斷和故障報(bào)告等多種保護(hù)特性。內(nèi)置高速HVIC僅需要單電源電壓并將收到的邏輯電平門極輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為高電壓、高電流驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而有效驅(qū)動(dòng)模塊內(nèi)部的IGBT。其中1 200 V系列主要針對(duì)要求小型化的3相變頻器應(yīng)用，目前已量產(chǎn)的如FSBB10CH120D，額定輸出為10 A，后續(xù)將推出額定輸出為15 A、20 A的型號(hào)。而600 V系列則涵蓋更寬廣的功率范圍，目前可從15 A至30 A，如FSBB15CH60D(15 A)、FSBB20CH60D(20 A)、FNB33060T(30 A)，同樣封裝的IPM已經(jīng)擴(kuò)展達(dá)到50 A。

相對(duì)于SPM3系列，SPM2系列封裝占位更大，熱阻更小，功率范圍更廣。其中1 200 V系列包括FNA21012A(10 A)、FNA22512A(25 A)、FNA23512A(35 A)，滿足小型化要求和高壓趨勢(shì)。而600 V系列如FNA23060(30 A)、FNA25060(50 A)、FNA27560(75 A)則更適合對(duì)可靠性要求較高、對(duì)體積不那么敏感的應(yīng)用。

而緊湊的單列直插式封裝(SIP) IPM系列則將控制、驅(qū)動(dòng)和輸出放到單邊，有利于節(jié)省空間和提升散熱性。

汽車IPM實(shí)現(xiàn)高功率密度和加速應(yīng)用上市

隨著新的燃油經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)和日趨嚴(yán)格的環(huán)境法規(guī)的推出，電動(dòng)汽車(EV)/混合動(dòng)力汽車(HEV)迎來高速發(fā)展，汽車功能電子化趨勢(shì)日益增強(qiáng)，汽車電子市場(chǎng)未來3年CAGR預(yù)計(jì)將達(dá)19%，增長(zhǎng)潛力巨大。

安森美半導(dǎo)體針對(duì)汽車市場(chǎng)提供的中壓IPM(電池電壓400 V供電)包括：(1)集成門極驅(qū)動(dòng)器、微控制器(MCU)、功率硅和外圍元件的無傳感器驅(qū)動(dòng)方案；(2)實(shí)現(xiàn)高性能、低噪聲及高可靠性的無PCB方案；(3)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品和定制的IPM，用于電動(dòng)水泵、電動(dòng)油泵、電動(dòng)燃油泵和電動(dòng)冷卻風(fēng)扇等等。

為了應(yīng)對(duì)汽車電子更精密、更高性能和能效的趨勢(shì)，安森美半導(dǎo)體作為全球前10大汽車半導(dǎo)體供應(yīng)商，提供行業(yè)最緊湊的IPM模塊APM 27系列，用于 混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車中控制空調(diào)(A/C)壓縮機(jī)和其他高壓輔助電機(jī)。如該系列目前已量產(chǎn)的650 V、50 A FAM65V05DF1獨(dú)特地集成IGBT、續(xù)流二極管和門極驅(qū)動(dòng)器在一個(gè)12 cm2的汽車級(jí)占位封裝中，比由多種分立元件組裝的方案小達(dá)40%，同時(shí)提高應(yīng)用的性能和能效，降低成本。該器件大大簡(jiǎn)化和縮短用于A/C壓縮機(jī)和油泵的高壓汽車輔助變頻器的電源段的設(shè)計(jì)流程，使設(shè)計(jì)人員可以專注于創(chuàng)新，加快面市。

(來源：俞慶華)