从PCIM展看功率器件的创新

　　在3月中旬的“2008慕尼黑上海电子展”期间，功率半导体厂商在PCIM (功率转换与智能运动控制)展区济济一堂，展示了众多高能效解决方案。从采访Fairchild(飞兆)、Infineon(英飞凌)和三菱电机等公司可以看出，创新的技术推动了新产品的推出。

烹饪用IGBT成热点

　　提高能效是电子器件的头号推动因素，从天然气烹饪转向感应加热(例如电磁炉)可以节能50%(表1)，而且感应加热产品还具有安全和容易清洗的特点。因此，为电磁炉开发IGBT成为展示的热点。

　　.　Fairchild的Field Stop Trench IGBT
Fairchild(飞兆)半导体公司在会上推出了1200V Field Stop(场截止) Trench IGBT系列器件FGA20N120FTD 和 FGA15N120FTD。这些IGBT采用该公司专利的Field Stop结构和抗雪崩的Trench gate (沟道栅) 技术，可在传导损耗和开关损耗之间提供良好权衡。Fairchild企业市场总监Claudia Innes说：“与传统的NPT-Trench IGBT器件相比，FGA20N120FTD可减小25%的导通损耗、8%的开关损耗，并大幅降低系统工作温度。”由于损耗降低，因此冷却要求降低，系统的可靠性得以增强，系统总成本减少。这些新IGBT还内置了专为零电压开关 (ZVS) 技术而优化的快速恢复二极管 (FRD)，进一步提高了可靠性。

表1  感应加热是提高能效的最好方式
　

　　两款新产品是Fairchild设在韩国的HV(高电压)电源系统组为中国市场(220V电压)开发的，Sangmin Chung经理表示，Field Stop工艺是Fairchild的独有技术，其关键是加了一个Field插接层，因此可以把损耗降低。随着研发的进一步深入，今后有望Fairchild所有IGBT可以用到Field Stop技术。

　　.　Infineon：单管IGBT方案

　　Infineon的方案包括两个方种：软开关应用的第三代逆向导通IGBT(RC3)和单端谐振的控制。

　　软开关用的第三代逆向导通IGBT 所有的烹饪电器都是软开关拓扑结构。烹饪电器主要分为三大类：电磁炉、电饭煲和微波炉(如表2)。英飞凌家电及工业功率器件市场高级经理马国伟介绍说，采用Infineon的第三代逆向导通IGBT有四个优势：1，具有较低的饱和压降，从而节省散热器和风扇成本；2，软而且快的开关特性降低了EMI，可简化滤波器；3，安全、坚固的设计伴随着更大的热设计裕量。4，使谐振方案实现低成本，具有更低的导通损耗、特制的二极管及精确的温度控制。

表2  烹饪电器的软开关拓扑结构
　

　　单端谐振的控制与保护 随着电磁炉的功率越来越高，IGBT在电磁炉中的峰值浪涌问题日益突出。Infineon为中国市场推出的“IGBT+单片机”组合方案，实现电磁炉的数字控制。利用其IHW25N120R2 IGBT及8位单片机XC886/XC866实现，方法是通过单片机对输出功率作每周期的数字控制，对VCE及VAC作动态监测，进行准确及时的控制。

功率器件秀
 

　　.　三菱电机

　　三菱电机带来了第四代DIP-IPM(双列直插型智能功率模块)、第五代智能功率模块L1系列IPM以及多种系列的第五代IGBT模块。

　　2004年以来，三菱电机的DIP-IPM模块开发致力于小型化、低热阻化以及完全无铅化，并已开发出第四代DIP-IPM产品。如今，为提高DIP-IPM的性价比，三菱电机还增加了搭载RC-IGBT硅片的额定电流为3A的DIP-IPM，从而使第四代DIP-IPM系列产品更加丰富，为白色家电等变频基板的小型化做出贡献。

　　三菱电机还展示了新推出第五代L1系列IPM，其将硅片温度传感器设置在IGBT硅片正中央处，实现了更加精确迅速的硅片温度检测。该系列IPM采用全栅型专利的CSTBT(载流子存储式沟槽型双极晶体管)硅片技术，具有比L系列IPM更低的损耗，以及优化的VCE与Eoff折衷曲线。此外，L1系列IPM还首次开发了25A/1200V和50A/600V的小封装产品以满足客户节约成本的需求。

　　.　Infineon
 
英飞凌方案比目前的设计方案简化了器件，实现了数字控制

　　除了电磁炉用IGBT外，Infineon还展示了IGBT驱动芯片—采用专利技术EiceDRIVER的1ED020I12-F，它是一款单路门极驱动IC，具有1200V隔离电压，使用无核变压器(CLT)技术，可驱动达100A的IGBT/MOSFET。

　　刚刚开始量产的智能功率模块CiPoS系列打造了IPM新封装概念，这是由于功率器件使用DCB(陶瓷基覆铜板)，控制电路采用PCB(印制电路板)，便于实现定制功能。内部具有可靠的电气隔离，散热效果良好。对DCB作注模封装，提高了可靠性。可以为将来集成单片机做准备，同时可以集成更多器件做定制模块。内置PCB，令引脚位置及功能定义灵活。

　　大功率应用的混合电动车功率模块HybirdPACK与工业应用功率模块PrimePACK为了提高坚固度、降低脱离效应，都使用了优化的铜基板及氧化氯陶瓷，并采用芯片定位方法。其中，适合大功率工业变频器、大功率UPS、可再生能源的PrimePACK2与PrimePACK3优化了芯片布局，比上一代模块降低热阻30%；并且大幅降低内部寄生电感，比上一代模块降低60%。

　　.　Fairchild

　　展示了集成SPM器件，可用于在电机逆变器设计中优化性能和节省空间；HID、LED、CFL和LFL照明系统中的高能效镇流器IC等器件。