满足节能、环保设计的半导体解决方案

以往是通过简单的TRIAC控制来调节水压(通常分三步)。

TRIAC控制只能用于通用式电动马达，它的缺点是：总谐波失真(THD)较高、输入功耗高、调节效率低。
而利用与现代BLDC(无刷直流)电动机相连并基于智能逆变器的驱动器，可以提高效率(能源节省高达70%)，还能实现对供热系统的高效智能控制，并减少天然能源消耗和温室气体排放。

随着供热和热水系统对替代能源需求的增加，又出现了太阳能和热泵应用。这些应用的要求与供热应用中采用的循环泵非常相似。要经由媒介(水或液压油)传送热量，高效控制“压力”值始终是十分重要的。类似情况也适用于空调，即便我们谈到更高功率级时亦然。在各种能效规范和政府限令的推动之下，开发和使用基于逆变器的解决方案是大势所趋。

飞兆半导体提供的智能功率模块(SPM)产品系列专门针对高至120W的功率范围而设计，并备有TinySMD和TinyDIP封装，能够以极小的占位面积取代9个分立式器件。图5所示为一个采用TinyDIP模块的典型逆变器应用的原理示意图。要开发空间优化的印制电路板，除了该模块外便只需很少外部元件(包括一个微控制器)。

图5 典型的逆变器应用

环保设计指令考虑到前面讨论过的寿命周期等因素。TinyDIP和TinySMD模块都是经过预先测试和优化的子系统，因而降低了FIT率(故障率)，增强了整体系统的可靠性，最终加速设计进程，加快上市速度，并有助于实现比分立式解决方案更小的占位空间。

除家庭住宅外，办公建筑、工厂以至学校和医院等公共建筑也需要供热和通风系统。

对于目前的现代建筑物管理，单独的、无级别的调节与控制是常见要求。这类环境使用的设备的功率范围在100W～kW之间。

大型设备无疑会产生更多的不利影响，比如增加能耗和总谐波失真等。而这又会影响其他设备的运作性能，如IT基础设施。

飞兆半导体为更高的额定功率提供了相应的功率模块组合。由于较高功率级通常需要散热器，这些模块提供了良好的散热器连接性能，比小型TinyDIP和TinySMD模块更适合于高功率级应用。

MiniDIP模块备有三种不同版本，分别是完全模塑MiniDIP模块、陶瓷MiniDIP模块和DBC MiniDIP模块。三种版本彼此引脚兼容，主要差异在于与散热器的热连接方式，以及相应的安装面积。

DIP模块有两种版本，即陶瓷DIP模块和DBC DIP模块。

MiniDIP模块 和DIP模块的DBC版本如图6、7所示。图8比较了陶瓷DIP模块和DBC DIP模块的横截面差异。
图8中，半导体元件用蓝色标注，键合连接用黑色标注，引脚框架为淡灰色。

图6 MiniDIP模块(DBC)

图7 DIP模块(DBC)

图8 DIP模块的横截面，上图为DBC版本，下图为陶瓷版本

不论模块属于上述哪种类型，其内部驱动器件都直接焊接在引脚框架上(图左边)。

在陶瓷类型中，功率器件也直接焊接在引脚框架上，而引脚框架则黏结在陶瓷上。利用陶瓷可实现2.5kV的隔离电压，以及与散热器良好的热连接性。

DBC就是两面覆铜的陶瓷基板，而模块外面的铜区域是均质的。功率器件焊接在铜区域的内部结构上，类似于PCB。两个铜区域可提供相当于热扩散片的功能，因此热阻抗相比基于陶瓷的解决方案更低。这种技术也可提供2.5kV的隔离能力。

总结
实施环保设计指令及其相关法规是实现高能效应用的重要方法。这些指令和法规给半导体供应商带来了重要的商机，推动其开发高集成度高能效的解决方案，以满足这些法规的各项要求。