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過去10年，消費者對更加節電環保的家電需求持續增長，同時世界各地也都出臺了各種法令，力求讓制造商設計生產更加環保的家電產品，比如歐洲就已實施“耗能產品生態設計框架指令(EcoDesignofEnergy-usingProducts簡稱EuP)”。
有不同研究課題對多項強制采用技術進行了總結。研究明確指出，采用變速驅動的永磁同步電機(PMSM)或高效感應式電機，能夠滿足這些節能要求。對于負載可變應用和頻繁啟動/停止的情況(通常見于家電)，這類驅動技術的節能潛力巨大。
雖然永磁同步電機正在順利取代傳統電機，但是新的電機技術需要變速驅動，為實現這種驅動，設計人員一直以來都依賴于分立式IGBT/MOSFET解決方案，但現在這種傳統方案正逐漸被智能功率模塊(IPM)所取代。由于采用集成式解決方案可帶來某些顯著優勢，IPM的運用日益廣泛。
由IPM控制的永磁同步電機將在實現節能目標方面扮演重要的角色。在典型應用領域使用IPM能夠簡化設計并加快設計速度。IPM能夠幫助設計人員開發出具有高成本效益，并提升整體環保性能的變頻家電解決方案。
飛兆新推出的μ-MiniDIPSPM(智能功率模塊)就是一個例子。該器件可用于洗衣機，出色地實現了3個半橋的高度集成，其中整合了自舉二極管、NTC、精細調節柵極驅動器和眾多附加保護功能，如UVLP、SCP及故障輸出(faultoutput)。為了降低該模塊的能耗，柵極驅動器的待機電流減小，從而實現節能驅動。
IGBT和驅動器的精確匹配可確保整機獲得更高的性能。相比分立式解決方案，智能功率模塊性能變化的可控度大大提高了。此外，這種完全隔離的模塊(39mm×23mm)具有更高的可靠性，因為它的保護功能部件靠近功率開關，而且采用低熱阻封裝，可以減少負載周期的溫度變化。IPM模塊在“故障率(FIT)”方面比分立式IGBT更好。因此該模塊的可靠性優于分立式解決方案。此外，該模塊具有-40℃到+150℃的寬結溫范圍，因而不僅適合于家用電器，還可用于工業應用。
另外，為了驅動循環泵等更小的電機，建議在IPM中用MOSFET來取代IGBT。特別是對于小輸出電流應用，由于沒有拐點電壓(kneevoltage)和電流拖尾(currenttail)，MOSFET的損耗比IGBT要低。另外，MOSFET的短路耐受時間也比同等IGBT高出一個數量級。因此，MOSFET基本上是低功耗電器的首選解決方案。飛兆TinyDIPSPM模塊就是這類IPM的典型例子，這種集成式MOSFET解決方案非常適合于泵和風扇這種低功耗應用，這種完全隔離的模塊可以非常靠近電機放置。該模塊尺寸只有29mm×12mm，帶散熱器情況下的最大可輸出功率高達200W，這是相同尺寸、基于IGBT的解決方案所無法企及的。為了簡化該IPM的“取放”裝配過程，還可以采用SMD封裝。在許多情況下，采用這種無散熱器的SMDIPM是首選方案。目前，SMDIPM最大輸出功率被限制在90W，但另一方面，PCB的制作得以簡化。
以上兩個電機驅動例子都表明，使用IPM更便捷、更快速，并具有更高的靈活性，能夠簡化節能驅動產品的設計。
來源：中國家電網 |
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