被神秘的FS7“附体”，解读两大最新功率模块系列的“超能力”
安森美在2024年先后推出两款超强功率半导体模块新贵，IGBT模块系列——SPM31 IPM，QDual 3。值得留神的是，背地都提到采取了最新的FS7技巧，重要机能拉满，构成业内奇特的当先上风。本文援用地点：解密FS7“附体”的超才能家喻户晓，IGBT是一种普遍利用于电力电子范畴的半导体器件，联合了金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）跟双极结型晶体管（BJT）的长处，存在高输入阻抗跟低导通电压降的特色。而安森美的Field Stop技巧则是IGBT的一种改良技巧，经由过程在器件的漂移区引入一个场停止层来优化其机能，实现更低的导通消耗、更快的开关速率、更高的热机能，以及更高的耐压才能。安森美最新的IGBT 技巧Field Stop 7 (场阻，FS7)其机能比前多少代产物有所晋升。该技巧经由优化，分为两种差别的版本。第一种版本称为R系列，即中速器件。这些器件针对饱跟状况下的低集电极到发射极电压停止了优化，可在电机把持等开关频率较低的利用中下降导通消耗。第二种版本是S系列，即高速器件。这些器件针对最低开关消耗停止了优化，可用于高功率转换，如商用太阳能逆变器、不连续电源跟储能体系。两种版本都包括一个针对低正向电压跟柔嫩度停止了优化的反并联二极管。这里展现了R系列或低VCE(sat)器件的机能特点。直流机能曲线标明，+25℃时V CE(sat)极低，为1.37 V，二极管正向电压为1.74 V。交换机能曲线标明，在1200 V、150 A 型号上测试的开关消耗十分低，短路耐受时光约为8 µs。FS7 IGBT 是高机能器件，额外电压为1,200 V，额外电流范畴为40 A 至160 A。实用于高功率太阳能逆变器、不连续电源、储能体系跟电机把持等请求刻薄的利用。1,200 V FS7 器件供给低VCE(sat)版本，以改良导通消耗，以及低开关消耗版本改良开关消耗。最新的SPM31智能功率模块解读往年初推出的最新一代FS7 IGBT产物是支撑1200V的SPM31智能功率模块(IPM)。SPM31 IPM重要上风是效力更高、体积更小、功率密度更高，因而总体系本钱低于市场上其余处理计划。因为应用优化的IGBT可实现更高的效力，这些IPM十分合适三相逆变器驱动利用，比方热泵、商用HVAC体系、伺服电机以及产业泵跟电扇。与上一代产物比拟，采取FS7 IGBT 技巧的25A 额外SPM31 可将功率消耗下降高达10%，并将功率密度进步高达9%。这些高度集成的模块包括栅极驱动IC，多个模块内维护功效以及FS7 IGBT，可实现业界当先的热机能，并可能支撑15A, 25A跟35A三种电流规格。。凭仗一流的功率密度，SPM31 FS7 IGBT IPM 是节俭装置空间、进步机能预期并收缩开辟时光的幻想处理计划。别的，SPM31 IPM 还存在以下上风：◆ 栅极驱动器跟维护安装的把持◆ 低消耗、存在抗短路才能的额外 IGBT◆ 三相下桥IGBT的源极离开引出，以支撑多种把持算法◆ 内置欠压维护（UVP）◆ 内置自举二极管跟自举限流电阻◆ 内置高速高压集成电路◆ 单接地电源面向逆变器利用的进步电源技巧在往年年中，安森美再次宣布功率模块产物——第7 代1200V QDual3 IGBT功率模块。与其余同类产物比拟，该模块的功率密度更高，且供给高10%的输出功率。该800A QDual3 模块同样基于新的场停止第7代IGBT技巧，利用于150千瓦的逆变器中时，QDual3模块的消耗比同类最濒临的竞品少200W，从而年夜年夜缩减散热器的尺寸。QDual3模块专为在恶劣前提下任务而计划，十分合适用于年夜功率变流器，比方会合式光伏逆变器、储能体系(ESS)、商用农业车辆（CAV）跟产业电机驱动器。QDual 3 模块集成了新一代1200V FS7 IGBT跟二极管技巧，可为年夜功率利用供给更优良的机能。与前多少代产物比拟，基于FS7的技巧能明显改良导通消耗。FS7技巧加强了要害机能参数在FS7 IGBT工艺中，沟槽窄台面带来了低VCE(SAT)跟高功率密度，而质子注入多重缓冲确保了持重性跟软开关特征。如后面提到，安森美中速FS7器件的VCE(SAT)低至1.65V，实用于活动把持利用；而其FS7疾速产物的EOFF仅57 µJ/A，针对像太阳能逆变器跟CAV等高功率利用而言，这些特征十分主要。FS7IGBT尺寸更小，功率密度更高现在，依据差别的利用需要有两种产物可供抉择——NXH800H120L7QDSG跟SNXH800H120L7QDSG。公用QDual 3半桥IGBT模块NXH800H120L7QDSG实用于会合式光伏逆变器、储能体系、不连续电源(UPS)；而SNXH800H120L7QDSG则实用于CAV。这两款器件均基于FS7技巧打造，VCE(SAT)跟EOFF有所改良，进而下降了消耗、进步了能效。翻新型FS7技巧使新型QDual3模块中的芯片尺寸比上一代缩小了30%。这种小型化与进步的封装相联合，能够明显进步最年夜额外电流。在任务温度高达150摄氏度的电机把持利用中，QDual3的输出功率为100 kW 至340 kW，比现在市场上的其余产物超过大概12%。比方，以以后应用600A IGBT 模块以ANPC/INPC架构来计划1.725 MW逆变器为例，统共将须要36个模块。但是，若应用额外任务电流为800A的新型NXH800H120L7QDSG跟SNXH800H120L7QDSG，计划所需模块数目将增加9个。响应地，计划的尺寸、分量跟本钱将节俭25%。这对太阳能利用跟CAV利用来说都十分有代价，由于分量的加重跟效力的进步，将使得车辆行驶里程有所增添。总结安森美FS7等新型半导体技巧支撑开辟低消耗、年夜功率器件，以满意这些范畴的效力跟牢靠性需要。基于这项技巧，安森美的新型SPM31 IPM跟QDual3器件采取紧凑封装，可实现高功率密度跟杰出能效，分辨为热泵、商用HVAC体系、伺服电机以及产业泵跟电扇，以及会合式光伏逆变器、储能体系、商用农业车辆跟产业电机驱动器带来重要机能的疾速迭代机会。
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