三菱電機續(xù)寫功率器件創(chuàng)新
三菱電機在上海世博展覽館舉行的PCIM亞洲2017展會中隆重登場,所展出的十余款新型功率器件大受觀眾歡迎,不斷吸引觀眾前來參觀了解三菱電機較新的技術(shù)、產(chǎn)品和優(yōu)勢,其中較為引人關(guān)注的是多款碳化硅功率器件。
三菱電機以“創(chuàng)新功率器件構(gòu)建可持續(xù)未來”為主題,今年展出的功率器件應(yīng)用范圍跨越五大領(lǐng)域,包括:變頻家電、鐵道牽引及電力傳輸、電動汽車、工業(yè)應(yīng)用和新能源發(fā)電,致力為客戶提供高性能及低損耗的產(chǎn)品,其中第7代IGBT模塊更首次作全電壓、全封裝及全系列展出。
碳化硅技術(shù)仍在發(fā)展
三菱電機半導(dǎo)體首席技術(shù)官Gourab Majumdar博士在接受采訪時表示,該公司一直致力于研發(fā)碳化硅產(chǎn)品,1994年開始已經(jīng)啟動碳化硅的功率器件的研究,至今已發(fā)展到第三代產(chǎn)品,并已有一些量產(chǎn),部分產(chǎn)品應(yīng)用在日本新干線和700系列車上。三菱電機在牽引變流器、工業(yè)自動化、變頻空調(diào)器里面都已采用混合碳化硅功率模塊,并實現(xiàn)了商業(yè)化。
他強調(diào),碳化硅功率模塊性能極佳,是未來五到十年的主流。隨著時間的推移,碳化硅正在為市場接受,目前主要由于性價比問題,采用量還比較小。未來,三菱電機將通過一些特殊領(lǐng)域的大規(guī)模使用以點帶面,推動市場價格的逐步下降。他表示,三菱電機將繼續(xù)秉持可持續(xù)發(fā)展信念,不斷研發(fā)高性能及高可靠性的前沿功率器件,滿足電力電子市場的不同應(yīng)用。
變頻家電市場適合碳化硅
在變頻家電應(yīng)用方面,三菱電機展出三款碳化硅功率器件,分別是第一次亮相的全碳化硅DIPIPMTM和碳化硅SBD,另外還有混合/全碳化硅DIPPFCTM。
全碳化硅DIPIPMTM特別適合變頻家電,它采用碳化硅MOSFET損耗更低,效率更高;其碳化硅MOSFET自身體二極管作為FWDi,降低反向恢復(fù)電流和噪聲。它與超小型的DIPIPMTM封裝相同,可使用相同的電路板,額定電流覆蓋15A、25A/600V,集成短路保護和欠壓保護,同時有溫度模擬量輸出。
家電用全碳化硅器件
碳化硅SBD則可以應(yīng)用在PFC及光伏發(fā)電上。它的損耗比硅器件減少20%,更高I2t,對抗浪涌電流有更強的能力;更強的高頻開關(guān)特性,可以使周邊器件小型化(電抗器),額定電流覆蓋20A/600V。
針對家用空調(diào)設(shè)計的混合/全碳化硅DIPPFCTM,它使用碳化硅SBD有良好的反向恢復(fù)特性,輻射噪聲小;采用碳化硅 MOSFET損耗更低,效率更高(全碳化硅DIPPFCTM)。它與超小型DIPIPMTM封裝相同,額定電流覆蓋20Arms/276Vrms,集成短路保護和欠壓保護,有故障信號輸出。
三菱電機也繼續(xù)展出以SLIMDIP模塊為基礎(chǔ)的SLIMDIP-L和SLIMDIP-S兩款產(chǎn)品,SLIMDIP-L用于變頻洗衣機和變頻空調(diào),而SLIMDIP-S用于變頻冰箱和變頻風(fēng)機控制。
兩款SLIMDIP均采用RC-IGBT芯片,實現(xiàn)更高的集成度;封裝面積比超小型DIPIPMTM縮小達30%;內(nèi)置自舉二極管和限流電阻;較大運行殼溫提升至115℃;并集成短路保護和欠壓保護,同時提供溫度模擬量輸出;優(yōu)化引腳布局,簡化電路板布線設(shè)計。
SLIMDIP模塊
此外,整流逆變制動一體化模塊DIPIPM+,也適用于變頻家電、通用變頻器、伺服驅(qū)動器和商用空調(diào)壓縮機驅(qū)動。它完整地集成整流橋、逆變橋、制動單元以及相應(yīng)的驅(qū)動保護電路, 采用第7代CSTBTTM硅片;內(nèi)置短路保護、欠壓保護功能以及溫度模擬量輸出功能;另內(nèi)置自舉二極管(BSD)及自舉限流電阻; 提供額定電流覆蓋50A/600V和5~35A/1200V。采用該款模塊設(shè)計通用變頻器,可以較大程度地簡化電路板布線設(shè)計,縮小基板面積,是小功率變頻器低成本化的較佳解決方案。
整流逆變制動一體化模塊DIPIPM+
三菱電機的變頻家電用碳化硅功率器件已經(jīng)十分成熟,今年展出三款產(chǎn)品,提供低損耗、高效率及小體積的模塊。
全碳化硅 MOSFET模塊
另外,三菱電機還展示了針對高頻應(yīng)用和醫(yī)療設(shè)備的混合碳化硅高頻IGBT模塊。
混合碳化硅高頻IGBT模塊
更高電壓產(chǎn)品滿足鐵道牽引及電力傳輸市場
在PCIM 亞洲展2017上,三菱電機為鐵道牽引和電力傳輸,帶來三款功率模塊,分別為新推出的3.3kV及6.5kV HVIPM、X系列的單管及雙管HVIGBT模塊,適合牽引變流器及直流輸電應(yīng)用。
首次亮相展會的3.3kV及6.5kV HVIPM,可應(yīng)用于鐵道牽引、電力傳輸和高可靠性變流器等。它集成門極驅(qū)動和保護電路,實現(xiàn)短路保護(片上),過溫保護(片上)及欠壓保護;低飽和壓降低損耗,高可靠性。三菱電機以較嚴格的質(zhì)量控制,靜態(tài)和動態(tài)性能測試,100%提供檢測報告,額定電流覆蓋1500A/3.3kV及750A/6.5kV。
3.3kV及6.5kV HVIPM
至于X系列雙管HVIGBT模塊,采用CSTBTTM 結(jié)構(gòu)的第7代IGBT和RFC二極管,降低功率損耗;運用可降低內(nèi)部電感的封裝技術(shù),優(yōu)化產(chǎn)品性能;使用兩種封裝(LV100/HV100),實現(xiàn)兩種絕緣耐壓(6kV/10kV),但兩者具有相同的外形尺寸。LV100封裝包括900A/1.7kV和450A/3.3kV;HV100封裝包括450A/3.3kV、330A/4.5kV和225A/6.5kV;可提高系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的靈活性,方便實現(xiàn)逆變器擴容。
X系列單管HVIGBT模塊,采用第7代IGBT和RFC二極管硅片技術(shù),實現(xiàn)更低飽和壓降和開關(guān)損耗;使用LNFLR技術(shù)實現(xiàn)低熱阻;
允許較高運行結(jié)溫150℃;安全工作區(qū)(SOA)裕度大,續(xù)流恢復(fù)能力強;
封裝兼容傳統(tǒng)的H系列和R系列HVIGBT;標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品包括1800A/3.3kV、1350A/4.5kV和900A/6.5kV;此外,還有業(yè)界規(guī)格較大,針對電力傳輸應(yīng)用而開發(fā)的6500V/1000A單管HVIGBT。
適合工業(yè)市場的全線產(chǎn)品
針對工業(yè)應(yīng)用市場,第7代IGBT模塊首次作全電壓、全封裝及全系列展出,另外還有第7代智能功率模塊(IPM)。
第7代IGBT模塊,可以應(yīng)用在通用變頻器、伺服驅(qū)動器、不間斷電源及新能源發(fā)電。它采用了第7代IGBT硅片和RFC二極管硅片,降低損耗;具有650V、1200V和1700V三種電壓等級;涵蓋模塊電流35A至1000A;兼容現(xiàn)有市場主流產(chǎn)品封裝;提高產(chǎn)品熱循環(huán)壽命和功率循環(huán)壽命;采用預(yù)涂熱界面材料(PC-TIM),與傳統(tǒng)硅脂相比,模塊與散熱器的接觸熱阻降低50%;NX封裝具有焊接方式和壓接方式兩種控制端子可供選擇。
采用預(yù)涂熱界面材料和壓接端子的第7代IGBT模塊
第7代智能功率模塊(IPM),針對高端變頻器、伺服電機驅(qū)動器的應(yīng)用而設(shè)計。它采用了第7代IGBT和FWDi芯片,實現(xiàn)更低損耗;使用更適合伺服驅(qū)動器的窄長形封裝;控制端子與現(xiàn)行L1系列兼容,適用同樣的接口電路;針對不同的保護動作,輸出不同的故障識別信號;額定電流覆蓋25A~200A/1200V及50A~450A/650V。
第7代智能功率模塊(IPM)
新能源發(fā)電應(yīng)用的多種選擇
針對大功率光伏逆變器及大功率不間斷電源,三菱電機推出大功率三電平逆變器用單管IGBT模塊。它可以根據(jù)不同需要組建I型或者T型3電平拓撲;具備低雜散電感(1單元模塊8nH,兩單元模塊12nH);高絕緣耐壓達4000Vrms/1分鐘;較大結(jié)溫可達175℃;較大電流等級達到1400A/1200V和1000A/1700V。
大功率三電平逆變器用單管IGBT模塊
電動汽車市場推陳出新
J1系列汽車用IGBT模塊是專為電動汽車驅(qū)動器,及高可靠性EV/HEV逆變器設(shè)計,采用低損耗CSTBTTM硅片技術(shù),及基于硅片的溫度和電流檢測技術(shù)。其六合一汽車用IGBT模塊,緊湊封裝配合Pin-fin底板直接冷卻;高可靠性的DLB(直接主端子綁定)技術(shù),符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)。
J1系列提供A、B兩種封裝。A型封裝有300A/650V、600A/650V和700A/650V;B型封裝有1000A/650V和600A/1200V,這兩種封裝可以滿足從小型電動汽車到大型電動公交車的應(yīng)用要求。
針對J1系列新型汽車模塊,三菱電機將提供包括驅(qū)動電路、冷卻水套及薄膜電容的整體解決方案技術(shù)支持,以方便客戶快速應(yīng)用該模塊實現(xiàn)汽車用逆變器的設(shè)計。
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