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

为实现低碳社会,提高能源使用效率非常重要。尤其是电气能源,对 于汽车、工业机械、社会基础设施、家电产品等众多领域来说都是必不 可少的,因此能提高电气能源使用效率的电力电子技术的发展被寄予厚望。 富士电机致力于开发能源转换效率高、干扰弱且使用方便的功率半导体, 它正是电力电子技术的关键设备。 在本期特集中,我们将介绍富士电机功率半导体方面的最新技术和产品。

all-sic模块的封装技术

仲村 秀世 ? 西泽 龙男 ? 梨子田典弘
我们在百万瓦级太阳能用功率调节器中运用新型封装结构的all-sic模块,达成了98.8%的转换效率,成功实现节能。该封装结构采用以铜针取代传统的配线,以及使用电源基板的立体配线,并利用热固性环氧树脂制成全模块结构,因此,具备小型、低电感、高可靠性的特点。在进行产品设计时,我们通过结构设计对性能进行了优化,同时,利用树脂流动仿真和树脂流动的可视化,进行模塑流程设计,实现了显著抑制空隙的全模块结构。

1700v耐压sic混合模块

小根泽 巧 ? 北村 祥司 ? 矶 亚纪良
富士电机开发了面向电气铁道市场的1700v耐压sic混合模块,将其作为变频器用功率元件,为节能做贡献。igbt中搭载了第6代igbt芯片,fwd中搭载了sic-sbd芯片。产品额定为1700v/1200a(2 in 1),拥有重视损耗的标准规格和适用于低开关频率的低vce(sat)规格2个系列。标准规格相比传统的si 模块,可将产生的损耗降低18%。而在对变频器产生的损耗进行比较后发现,低vce(sat)规格在低开关频率的条件下,相比标准规格,可降低损耗6%。

3300v耐压sic混合模块技术

金子 悟史 ? 金井 直之 ? 辻   崇
电力电子设备除了节能化,还被强烈要求改善性能,实现小型化、轻量化、高输出等。富士电机为满足这些要求,不断推动3300v耐压sic混合模块的开发。通用运用与联合研究机构tsukuba power electronics constellations共同开发的sic-sbd,比现行的si模块,可使产生的损耗降低了24%。另外,通过使用sn-sb系焊锡,确保了高可靠性,并使连续运行温度提高了25℃。配合产生损耗的降低效果,实现了高功率密度化,使占用空间削减了约30%。

第7代“x 系列”igbt模块

川畑 润也 ? 百濑 文彦 ? 小野泽勇一
近年来,igbt模块市场面临着小型化、低损耗化、高可靠性的强烈要求。富士电机为满足这些要求,开发了第7代“x系列”igbt模块。凭借igbt和fwd芯片损耗的大幅降低以及高散热、高耐热、高可靠性封装的开发,减少了约36%的占用空间,降低了约10%的电力损耗,实现了长期可靠性。另外,通过改善高温运行时的特性和耐量,将连续运行的最大温度从以往的150℃提升到175℃。由此,输出电流可大幅增加,实现了电力转换装置的进一步小型化和高功率密度化。

第2代小容量ipm

荒木  龙 ? 白川  徹 ? 小川 裕贵
富士电机正致力于开发将构建电动机驱动系统所必需的功率元件、控制ic等集成在1个封装中的小容量ipm。为进一步节能,富士电机以第7代igbt技术为基础,开发了第2代小容量ipm。以功率5.6kw 的空调为假想对象,在其中间负载领域,相比第1代产品,可降低10%以上的损耗,在额定和最大负载领域,可降低20%以上的损耗。电路基板焊锡部的温度上升幅度相比第1代也降低了约20℃,实现了节能,扩大了输出电流,提升了电路基板安装时的可靠性和系统设计的自由度。

ipm用hvic技术

上西 显宽 ? 赤羽 正志 ? 山路 将晴
高耐压的栅极驱动ic 即hvic(high voltage integrated circuit)是实现ipm(intelligent power module)高功能化的核心元件之一。富士电机针对中小容量ipm,开发出以高功能、小型、高可靠性为特点的产业用保证600v/1200v耐压的hvic技术。通过省面积电路化以及采用高耐压技术和高抗干扰耐量电平移位电路技术,使芯片尺寸缩小了20%,同时还实现了高耐压和高可靠性。另外,还实现了上臂igbt过热、过电流的保护电路技术以及异常通知信号的降级功能。

车载用第3代直接水冷型功率模块

荒井 裕久 ? 樋口 惠一 ? 小山 贵裕
富士电机开发出针对混合动力汽车和电动汽车的车载用第3 代直接水冷型功率模块。这是假定100kw 级电动机容量、额定750v/800a的功率模块。市场对车载用功率模块的需求是高效化和小型化。为满足这一需求,本公司利用将水冷散热片和罩一体化的水冷套,在改善散热性的同时,提高焊锡的可靠性,实现了175℃的连续运行温度。另外,还通过使用将igbt和fwd 一体化的rc-igbt,实现功率模块的小型化。

车载用第3代功率模块的封装技术

乡原 广道 ? 玉井 雄大 ? 山田 教文
近年来,混合动力车和电动汽车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。富士电机开发出直接水冷结构用高散热冷却器、铜端子配线和电极的超声波接合技术以及组合析出强化和固溶强化后实现复合强化的长寿命新焊锡等。将本技术运用到搭载rc-igbt芯片的车载用第3代功率模块中后,实现了高可靠性和可削减30%占用空间的薄型化。

车载用rc-igbt

吉田 崇一 ? 野口 晴司 ? 向井 弘治
从防止地球气温上升等环保观点出发,为降低co2排放量,混合动力车和电动汽车正不断得到普及。在这些汽车中,为了提高能源效率,要求实现车载半导体元件的低损耗化和逆变器的小型化。富士电机为满足这一需求,正在推进将igbt和fwd结合1块芯片上的rc-igbt 的产品化。此次我们在车载用rc-igbt中实施了溝槽型栅间隔的优化、电场终止层优化和载流子寿命控制优化等改良。如此,逆变器运行时产生的损耗便可比运用传统的车载用rc-igbt时降低约20%。

车载油箱压力检测相对压力传感器

加藤 博文 ? 芦野 仁泰 ? 佐藤 荣亮
近年来,愈发要求汽车降低对环境的负担,实例之一就是美国将检查汽车燃料泄漏情况列为强制要求内容。富士电机针对回收气化燃料并用气缸进行焚烧处理的气化燃料排放抑制装置的控制用途,开发了可直接安装在引擎室配管上的车载油箱压力检测相对压力传感器。以第6代小型压力传感器的技术为基础,通过提高对气化燃料的耐受性和保护功能,强化emc(electromagnetic compatibility :电磁兼容性),确保了耐久性和高精度的检测。

支持峰值负载的pwm 电源控制ic“fa8b00系列”

松本 晋治 ? 山根 博树 ? 薮崎  纯
近年来,在笔记本电脑、喷墨打印机领域,出现了为支持新cpu或针对电机驱动负载等,增加最大输出电力的需求。富士电机为满足这些需求,开发了支持峰值负载的pwm 电源控制ic“fa8b00系列”。这种ic可随着fb端子电压的上升,将开关频率提高至最大130khz,因此,可在不增加变压器体积的情况下,增加电源的最大输出电力。另外,凭借开关频率抖动的扩大功能,还实现了针对波动负载的低emi 干扰特性。

第2代低损耗sj-mosfet“super j mos s2系列”

渡边 荘太 ? 坂田 敏明 ? 山下 千穗
为了高效利用能源,电力转换装置面临着进一步高效化的需求,而搭载于其中的功率mosfet(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor :金属氧化物半导体场效应晶体管),则需要产品更加小型化、低损耗、低干扰。富士电机降低了按单位面积标准化的导通电阻ron?a ,并改善了关断损耗eoff 和关断时的vds浪涌电压的均衡特性,开发了低损耗、使用方便的第2代低损耗sjmosfet“super j mos s2系列”。使用本产品,有望提高电力转换装置的效率。

高速分立器件igbt“high-speed w 系列”

原  幸仁 ? 内藤 达也 ? 加藤 由晴
对不间断电源装置(ups)和太阳能发电功率调节器(pcs)而言,电力的转换效率是非常重要的性能,因此,使用的开关元件要求实现低损耗。另外,小型变频机考虑到需要容易搬运,因此使用的元件要求可实现高速开关和低损耗。富士电机开发和产品化的高速分立器件igbt(insulated gate bipolar transistor)通过降低活性区的寄生容量,最优化电场终止层等,相比传统产品,650v 规格的产品可降低损耗约10%,1200v 规格的产品可降低损耗约19%。
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