英飛凌攜新品亮相PCIM,助力“中國制造2025”
日前,英飛凌緊握《中國制造2025》強國戰略新機遇,攜全新的工業功率器件及一體化的解決方案“登陸”2015上海國際電力元件、可再生能源管理展覽會(PCIM),針對軌道交通、輸配電、再生能源和智能制造應用領域,為“中國制造
據馬國偉博士介紹,英飛凌較新一代PrimePACK™功率模塊為提高風電、光伏和工業傳動等應用的功率密度和系統壽命及可靠性提供了較佳解決方案。它結合了IGBT5和創新.XT技術,是IGBT芯片和模塊技術發展的一個重要里程碑。IGBT5降低靜態和動態功率損耗,提高功率密度,結合了.XT模塊工藝技術的高溫特性及特強的功率循環周次從而延長產品壽命。IGBT5降低靜態和動態功率損耗,提高功率密度,而.XT模塊工藝技術可通過增強熱管理和功率循環周次延長產品壽命。因此,全新推出的PrimePACK™模塊成為了風電、光伏和工業傳動等應用大部分高功率逆變器的較佳選擇。
新推出的PrimePACK™功率模塊采用英飛凌較新推出的IGBT5芯片,其較高工作結溫(Tvjop)提高了25K,可達到175℃。與前代產品相比,IGBT5芯片具備更出色的軟開關性能,總功率損耗更低。這可提高采用1200V和1700V功率模塊系統的功率密度。結果,在保持PrimePACK™安裝尺寸不變的情況下,系統的輸出電流較多可提高25%。英飛凌.XT模塊工藝進一步提高了成熟的PrimePACK™的性能,使其能夠滿足客戶當今和未來對產品壽命的需求。之所以如此是因為英飛凌采用了IGBT芯片和二極管燒結工藝,同時采用銅鍵合線替代鋁鍵合線改善系統鍵合性能。由于PrimePACK™模塊的壽命延長了十倍,系統可用性得以提高,能夠讓目標系統應用大受裨益。
馬國偉博士強調,利用搭載IGBT5的全新PrimePACK™,設計人員可以將應用系統的輸出功率提高25%,或者在保持輸出電流不變的情況下,讓產品的壽命延長十倍。在保持輸出功率不變的情況下,冷卻設計的要求可以大大降低,此外,它還可以擁有更強大的系統過載能力。設計人員可以在提高輸出功率或延長產品壽命中選擇。由于設計靈活性大大提高,設計人員可以針對大多數系統應用選擇較佳方案。
在當前是熱點應用物聯網方面,英飛凌展示了驚艷全場的另一個新品智能功率模塊(IPM)MIPAQ™ Pro,其支持在風電、光伏和工業傳動應用中實現各種可擴展的緊湊型逆變器設計。MIPAQ™ Pro是完全檢驗并經過充分測試的IPM,在可靠耐用的封裝中集成了IGBT、柵極驅動器、散熱器、傳感器、數字控制以及數據總線通信功能。高性能子系統可以提供高功率密度和大安全工作區(SOA)。除高度模塊化、更高的設計靈活性和安全性外,MIPAQ™ Pro的創新功能還提供了保護IPM的新方法。
馬國偉博士特別指出,在物聯網(IoT)這樣的概念中實現安全可靠的系統設計,身份驗證是關鍵所在。為此,MIPAQ™Pro集成了英飛凌安全微控制器。英飛凌證書已嵌入其中,以支持對原廠配件的身份驗證。此外,還可存儲獨立用戶身份證書,實現對系統中已安裝IPM的防偽認證。這樣,可在短期,更重要的是長期保證原始系統的高質量和高可靠性。對功率模塊進行認證,可確保系統安全及保護系統制造商的知識產權。
MIPAQ™Pro具有出色的保護技術。所有的關鍵運行參數都被密切監控,如輸出電流(Iout)、直流母線電壓(Vdc)、PCB溫度(Tpcb)和開關頻率(fsw)等,并能發出相關報警信號。此外,該模塊還對IGBT和二極管的工作溫度(Tvjop)進行連續計算和監控。這樣,可以確保IPM在規定的范圍內安全運行。全新設計的智能保護功能可以顯著延長應用的正常運行時間。該模塊可通過數字總線通信功能快速進行系統參數調節,同時并附有一個可選插槽以用于實現信號匹配。因此,系統制造商可以快速、順利地制定設計方案,而MIPAQ™Pro可確保產品快速推向市場。
馬國偉博士表示,高性能可靠的IGBT模塊是工業和牽引驅動、風能和光伏、遠距離輸電等應用的關鍵技術。歷經20多年開發,芯片技術已發展到能讓IGBT滿足越來越高的能效和工作溫度要求,而且逐漸小型化,可靠性不斷提高,成本降低,而僅基于對標準封裝技術的有限改進。但面對越來越苛刻和惡劣的應用環境,這種方法已到達極限,使得高功率模塊封裝技術的改進成為性能持續改善的關鍵因素。
在本屆展會上,英飛凌推出了XHP全新功率模塊平臺,符合當前的高功率密度、高能效、長生命周期和高堅固性等新系統要求,用以提升3.3V至6.5kV電壓級別的高壓IGBT的性能。新型模塊的靈活性和可擴展性極大地簡化了系統設計,能夠讓開發人員縮短產品從設計到投放市場的所需時間。值得一提的是,全新高功率模塊采用了較新的封裝技術,有助于減少系統總成本和確保設計的未來適用性。
一款全新高壓功率模塊平臺用以提升 3.3kV 至 6.5 kV 電壓級別的高壓 IGBT的性能。為使新模塊的優點得到更廣泛應用,英飛凌將向所有 IGBT 功率模塊生產商提供免授權費許可。使用該平臺概念的首批產品將包括3.3kV
(450A)、4.5kV
(400A) 和6.5kV (275
A)等電壓等級,并采用全新的100mm X
140mm X 40mm 封裝設計尺寸。
英飛凌開發的新模塊平臺符合當前的高功率密度、高能效、長生命周期和高堅固性等新系統要求。此靈活概念允許將相同部件并聯,因此使得直流母線端子和電容器的結構更為簡化。交流端子可只通過一個匯流排直接并聯。這一新型模塊的靈活性和可擴展性極大地簡化了系統設計,能夠讓開發人員縮短產品從設計到投放市場的所需時間。全新高功率模塊采用較新的封裝技術,有助于減少系統總成本和確保設計的未來適用性。
馬國偉博士還介紹了英飛凌推出的全新可控逆導型IGBT芯片,可提高牽引和工業傳動等高性能設備的可靠性,RCDC(Reverse Conducting with Diode Control 二極管可控逆導型IGBT)是在同一芯片上集成了IGBT和續流二極管。新發布的這款6.5 kV RCDC功率模塊,非常適合現代高速列車和高性能電力機車,以及未來的HVDC輸電系統和礦用傳動裝置。較之安裝尺寸相同的前幾代模塊,采用RCDC IGBT的模塊電流密度提高了33%,散熱性能也有所增強。因此,它可以延長產品工作壽命并提高可靠性,進而較大限度降低系統維護工作量。
馬國偉博士稱,通過推出RCDC IGBT芯片,英飛凌進一步壯大其高性能6.5kV KE3 IGBT產品的系列。該芯片的電流密度之所以能夠得以提高,是因為它的正向和反向電流的有效硅面積都增加了,因而設計人員可以靈活提高系統輸出功率,而無需以加大外形尺寸為代價。或者,利用其更高功率密度的優點,可以在保持功率不變的情況下減少IGBT并聯數量,從而減小系統尺寸、減輕產品重量,并降低成本。英飛凌的RCDC IGBT,采用行業標準尺寸IHV A高絕緣封裝,可輕松進行替換現有產品。除有助于提高功率密度外,IGBT和二極管的單片集成還可大幅改善二極管I2T值,以及IGBT和二極管熱阻(Rth/Zth)。低熱阻確保器件在整個工作溫度范圍內實現良好的散熱性能。更低實際結溫(Tvj)紋波,使器件有更長使用壽命,當使用二極管柵極控制時,可讓設計人員通過權衡導通損耗和開關損耗來優化總體效率。
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