专辑:有助于能源管理的功率半导体-乐鱼app体育

专辑:有助于能源管理的功率半导体

国际社会通过了可持续发展目标sdgs和全球变暖对策的国际框架《巴黎协定》,为兼顾经济增长和解决社会与环境的课题,企业也需要积极采取行动。富士电机也在《巴黎协定》和日本的全球气候变暖对策计划等的基础上,致力于解决社会与环境课题。富士电机开发、生产的功率半导体是电力电子设备中的关键元器件,它可以创造出能源稳定供应、自动化、节能等重要价值。本专辑将对富士电机的功率半导体,介绍最新技术和产品。

[专辑寄语]可用于实现能源管理的功率半导体

boroyevich, dushan, ph.d. (engineering) 弗吉尼亚理工大学布拉德利电气和计算机工程系特别教授

功率半导体的现状与展望

藤平 龙彦 ・ 宫坂 忠志 ・ 井川  修
世界能源消费量逐年增长,国际社会通过了可持续发展目标sdgs和全球变暖对策的国际框架《巴黎协定》,为兼顾经济增长和解决社会与环境的课题,作为社会中的一员,企业也需要积极采取行动。富士电机在整个供应链中致力于解决社会与环境的课题。其中,富士电机开发、生产的功率半导体是电力电子设备中的关键元器件,它可以创造出能源稳定供应、自动化、节能等重要价值。 本文,对功率半导体产品及其技术现状和展望进行了论述。

第7代“x系列”igbt-ipm

皆川  启 ・ 森  贵浩 ・ 大濑 智文
为了对变频器进行进一步小型化、低损耗化和高性能化,开发了第7 代“x 系列”igbt-ipm。本产品使用了最新的第7代“x 系列”芯片和新控制ic,与传统产品相比,损耗降低了约7% 以上,实现了在150℃下的连续运行。由此,装置的输出电流可增加约31%。另外,在原有的保护功能的基础上,还内置了温度警示功能,可以避免装置停止动作。并且,在下桥臂的保护动作时,由于制动单元独立动作,可防止半导体器件发生过电压破坏。

第2代sic沟槽型栅mosfet

奥村 启树 ・ 木下 明将 ・ 岩谷 将伸
为实现低碳社会,富士电机正在向市场上推广各种电力电子设备,努力做出贡献。为进一步对节能化做出贡献,富士电机开发了第2代sic沟槽型栅mosfet。通过微细化器件、薄化sic基板和提高迁移率,与第1代sic沟槽型栅mosfet相比,降低了23% 的导通电阻。另外,栅极推荐驱动电压降至15v,易用性也得到提高。同时,确认了sic-mosfet不存在可靠性的问题,即不存在栅偏压导致的栅极阈值电压波动和体二极管通电引起的特性劣化(导通电阻上升)。

搭载有第2 代sic 沟槽型栅mosfet 的all-sic 模块

岩㟢 吉记 ・ 奥村 启树 ・ 金子 悟史
all-sic 模块相比si-igbt 模块可大幅降低损耗。过去,富士电机通过独创的新封装结构对all-sic 模块进行市场推广。如今,为进一步扩大产品序列,富士电机将第2 代sic 沟槽型栅mosfet 搭载于与传统的si-igbt 模块在外形及端子配置方面具有兼容性的封装中,开发出了all-sic 模块。这样,变频器损耗可降低78%,有助于通过输出电流扩大来增加电流密度,同时,使电力电子设备进一步实现小型化。

汽车空调用ipm

手塚 伸一 ・ 传田 俊男 ・ 田村 隆博
针对汽车用空调的电动压缩机,富士电机开发了集成三相变频器电路、控制电路和保护电路的汽车空调用ipm。本产品以“x 系列”igbt芯片技术和fwd 芯片技术为基础,采用了最适合汽车用的低损耗、低干扰器件。因此,将额定值为600v/30a的产品用于汽车用空调的电动压缩机控制,可在基于载波频率20khz 的驱动中,在抑制关断时的浪涌电压的同时,让总损耗降低了约2%。

xev用第4代铝制直接水冷封装技术

井上 大辅 ・ 玉井 雄大 ・ 小山 贵裕
近年来,汽车行业混合动力汽车(hev)和电动汽车(ev)的开发与普及不断加速,需要有低损耗化和高输出化的功率模块,并且通过小型轻量化来降低油耗。富士电机开发了高散热冷却器设计技术及将半导体元件上的主电路配线从原来的铝引线变更为引线框架的技术。车载用第4代直接水冷模块在改进了该高散热冷却器设计技术的基础上,还应用了引线框架配线技术,与第3代直接水冷模块相比,通过减少占用面积和薄型化,使单位体积的电力密度提高了36%。

面向xev 的dc/dc 转换器用模块

草刈 伸治 ・ 北村 祥司 ・ 香月  尚
随着美国的zev(zero emission vehicle)管制和日本、欧洲、中国的co2排放管制的加强,混合动力汽车等电动车(xev)的市场在全球范围内正在快速扩大。通过使用工业用小容量模块孕育的技术,富士电机开发了面向xev的dc/dc转换器用模块。该产品为面向全桥方式的电路结构,通过在一次侧搭载超结结构的功率mosfet,在二次侧搭载sbd,确保了作为车载用模块的安全性,并将dc/dc 转换器系统的安装面积降低40%。

1200v分立器件igbt“xs系列”

原  幸仁 ・ 加藤 由晴 ・ 田村 隆博
富士电机针对以20khz 左右开关频率使用的ups 或太阳能发电用pcs,开发了改善导通损耗与开关损耗的均衡特性的分立器件igbt,并进行了产品化。该产品额定值为1200v/40a、75a,与传统产品相比,关断开关损耗降低了约6%,集电极和发射极饱和电压降低了0.55v,权衡特性改善了20%以上。在t-type三电平变频器模拟电路中,对分立器件igbt的塑壳温度进行了测定,确认塑壳温度比传统产品低2.4 ~ 3.4℃。

第4代llc电流谐振ic“fa6c00系列”

小林 善则 ・ 田中 公德 ・ 森本 敏光
近年来,电子设备用开关电源被要求提高效率和降低系统成本。为此,富士电机开发了可在轻负载时改善效率、削减电源部件的第4代llc电流谐振控制ic“fa6c00系列”。该系列在数w 至数十w 的轻负载领域采用高频突发脉冲控制技术,效率比以前的产品提高了约10%。另外,采用谐振电流相位比控制,通过提高输出响应特性,相位补偿部件比以前的产品减少了7件。通过使用本ic,可以提高75~300w范围的led照明用电源和工业级标准电源、液晶电视等民用电源的效率,降低系统成本。

第7代汽车级高压传感器

芦野 仁泰 ・ 西川 睦雄 ・ 上野 文也
现在,要求汽车提高燃料效率,应对环境管制和安全管制的呼声越来越高。为应对这些今后会更加严格的管制措施,富士电机开发了第7代汽车级高压传感器。因为要在高温、高压环境下使用,所以利用不锈钢隔膜方式的新封装结构来提高耐压性能,同时,与因采用新开发的双栅极mos晶体管而改善了高温特性的传感器芯片进行组合。采用上述方式,扩大了可应对的压力范围,实现了在150℃下的正常运行以及高精度化。
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