狗万manbetx手机版登录官网《富士电气评论》2016年第62卷第4期PDF(7.22 mb)

狗万manbetx手机版登录官网FUJI ELECTRIC REVIEW Vol.62-No.4(12月/ 2016) 功率半导体在能源管理中的贡献


功率半导体在能源管理中的贡献

[目的]

抑制CO的排放2这是导致全球变暖的原因之一，有效的措施包括利用以光伏和风力发电为代表的可再生能源，提高能源转换效率，以及引入混合动力汽车和电动汽车等电动汽车。这些措施的关键之一是控制电能的电力电子技术。狗万manbetx手机版登录官网富士电机开发并商业化功率半导体，为电力电子设备的小型化和效率提高做出了巨大贡献。
本期特刊介绍了与富士电机功率半导体相关的最新技术和产品。狗万manbetx手机版登录官网

1.2 kv碳化硅沟槽MOSFET
PDF[488 kb]
信,隆；IWAYA, Masanobu；馆,Yasuhiko
狗万manbetx手机版登录官网富士电机开发并发布了SiC平面栅mosfet。平面mosfet单元间距的过度收缩导致了较高的JFET电阻，这阻止了它们实现接近理论极限的低导通电阻。相反，沟槽栅mosfet的单元间距可以在不增加JFET电阻的情况下缩小。因此，我们开发了一种1.2 kv碳化硅沟槽栅MOSFET。我们优化了MOS通道和JFET区域的结构，并降低了单元间距。我们的沟槽栅mosfet实现了低开关损耗，阈值电压提高2.4倍，与传统平面mosfet相比，导通电阻降低48%。
全碳化硅二合一模块
PDF[563 kb]
CHONABAYASHI, Mikiya；OTOMO, manuscript公司；KARASAWA,达也
狗万manbetx手机版登录官网富士电机开发了一种全碳化硅二合一模块，该模块使用碳化硅器件，已被用于高性能紧凑型IP65逆变器的开发，其特点是防尘和防水。为了利用SiC器件比Si器件低得多的开关损耗，有必要创造一种高可靠的封装技术，以确保高温操作，同时还可以降低模块内部的布线电感。狗万manbetx手机版登录官网富士电机开发了一种具有新结构的封装，以满足这些要求。因此，与使用Si器件的传统逆变器相比，IP65逆变器将主电路中的损耗降低了44%。
全sic模块击穿电压增强
PDF[536 kb]
HINATA, Yuichiro；谷口,克己；HORI Motohito
近年来，SiC器件主要在击穿电压要求在1kV左右的领域得到广泛应用。预计将应用于铁路等击穿电压为3 ~ 10kV的高压领域，以及混合动力汽车、电动汽车等对可靠性要求较高的汽车领域。狗万manbetx手机版登录官网富士电机开发了一种新结构的封装，具有铜引脚连接和树脂成型，以实现具有高击穿电压的SiC模块。基于电场模拟和热分析结果，通过优化电极在绝缘衬底上的位置和厚度，实现了电场强度松弛和高热辐射。
全碳化硅模块用成型树脂耐热性增强
PDF[455 kb]
NAKAMATA,裕子；TACHIOKA白川；ICHIMURA, Yuji
SiC器件能够在200ºC或更高的高温下工作，而传统Si器件只能在175ºC下工作，而塑造功率器件的成型树脂需要更高的热阻才能在市场上推广。我们的All-SiC模块最大限度地提高了SiC器件的性能，并且我们已经确认，通过使用高耐热成型树脂，该模块可以在200ºC或更高的温度下连续工作，其特点是更长的耐热使用寿命和更好的抗跟踪性能。
第七代“X系列”IGBT模块“双XT”
PDF(1.14 mb)
吉田Kenichi；YOSHIWATARI, Shinichi；川端康成,淳弥
功率转换系统越来越被要求具有紧凑、低功耗和高可靠性的特点。在这样的背景下，富士电机开发了第7代“X系列”I狗万manbetx手机版登录官网GBT模块“Dual XT”(X系列Dual XT)。X系列Dual XT通过半导体芯片特性的增强降低了功耗，同时通过封装结构的增强提高了封装载流能力。此外，通过改进ΔT j电源循环能力和绝缘的耐热性——使用硅酮凝胶，使模块的结温达到T 事的话连续操作时=175ºC。它也是业界首个具有1200 v /800-A额定值的该封装尺寸的模块。
第七代“X系列”RC-IGBT模块用于工业应用
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YAMANO,丰田；高桥,岬；市川总裁中西宏明
近年来，IGBT模块越来越多地要求体积更小，同时表现出更低的损耗和更高的可靠性。为了满足这一要求，富士电机开发了一种工业用途的反向导狗万manbetx手机版登录官网电IGBT (RC-IGBT)模块，该模块使用RC-IGBT，将IGBT和自由转动二极管(FWD)集成在一块芯片上。此外，该模块通过基于第七代“X系列”技术的优化，大大降低了损耗和热阻，提高了可靠性。这些技术创新实现了额定电流扩大、功率密度增加和小型化等增强，这些都是传统IGBT和FWD结合所不可能实现的。
第二代小型IPM系列
PDF[597 kb]
手冢,Shinichi；铃木久；方明,渡边
狗万manbetx手机版登录官网富士电机最近在我们的第二代小型IPM系列中增加了电流额定值为20和30A的产品，以满足电机驱动设备的需求。以第七代IGBT芯片技术为基础，优化FWD的寿命控制和漂移层厚度，在降低噪声和损耗的同时，显著降低了温升。我们对最大负荷下标准制冷量为14kW的组合式空调进行了温升模拟，预期为实际情况。与第一代小型IPM相比，温度降低了11℃。因此，它可以扩大器件的允许输出电流。
RC-IGBT用于汽车应用的第三代直接液冷功率模块的速度提高
PDF[520 kb]
KOGE、佐藤；井上,Daisuke；足立,Shinichiro
狗万manbetx手机版登录官网富士电机在汽车应用的第三代直接液冷模块开发中采用了薄反向导电IGBT (RC-IGBT)，其特点是高速封装结构。该模块采用集成IGBT和FWD的RC-IGBT芯片，在开启和关断时实现更快的开关。此外，通过RC-IGBT的使用和内部布局优化，寄生电感比传统封装降低了50%。此外，通过采用三相均配有PN端子对的封装结构，降低了浪涌电压的叠加。这些技术使第三代模块与第二代模块相比，开关损耗降低了30%。
配备RC-IGBT的第三代汽车应用直接液冷电源模块的功能增强
PDF[556 kb]
佐藤,Kenichiro；榎本失败,Kazuo；NAGAUNE, Fumio
狗万manbetx手机版登录官网富士电机开发了第三代直接液冷电源模块，用于混合动力和电动汽车等汽车应用。汽车应用的电源模块要求结构紧凑，功耗低。我们通过采用将液冷翅片与盖板结合在一起的铝水套，以及采用法兰结构的制冷剂进、出端口，改善了模块的散热性能。此外，采用反导IGBT (RC-IGBT)，集成了绝缘栅双极晶体管(IGBT)和自由轮二极管(FWD)，使具有相同有源面积的功率模块减少了20%的功率损耗。因此，该电源模块实现了更低的损耗和更小的尺寸。
用于汽车的高侧二合一IPS“F5114H
PDF[392 kb]
MORISAWA, Yuka；TOBISAKA,藤原浩；YASUDA,喜田岛
近年来，基于安全、环保、节能等关键词，电子控制在汽车电气系统中不断发展。除了这些关键字，半导体产品还要求紧凑和高可靠性。狗万manbetx手机版登录官网富士电机为汽车应用开发了高端二合一智能电源开关(IPS)“F5114H”，以实现更大的设备小型化。狗万manbetx手机版登录官网富士电机配备了SSOP-12封装，其具有与SOP-8封装相同的外部尺寸，具有与之前产品相同的功能的2个芯片，允许在与之前的单通道产品相同的安装区域上设置2个通道。它还采用了可在高温环境中使用的高度可靠的电线。这些改进使得大大减小ECU尺寸成为可能。
第二代汽车用SJ-MOSFET“Super J MOS S2A系列”
PDF[461 kb]
TABIRA,圭佑；NIIMURA,靖；MINAZAWA,藤原浩
在混合动力电动汽车等生态友好型车辆中，对更小的动力转换设备和更好的燃油效率的需求不断增加。因此，功率MOSFET产品被要求紧凑，低损耗和低噪声。狗万manbetx手机版登录官网富士电机开发并推出了“Super J MOS S1A系列”，这是一款适用于汽车应用的产品，采用了具有低导通电阻和低开关损耗的超结结构。最近，富士电机开发了用于汽车应狗万manbetx手机版登录官网用的第二代SJ-MOSFET“Super J MOS S1A系列”，降低了导通损耗，同时改善了关断开关期间开关损耗和跳变电压之间的平衡。该产品的使用有助于减小尺寸和提高汽车应用的功率转换设备的效率。
用于高效电源的关键模式PFC控制IC“FA1A60N”和LLC电流谐振控制IC“FA6B20N”
PDF[567 kb]
SONOBE, Koji；YAGUCHI, Yukihiro；北条,哥打
对于相对大容量的电子设备开关电源，需要功率因数校正(PFC)电路来抑制谐波电流，LLC电流谐振电路也因其在低噪声应用中的有效性而得到广泛应用。狗万manbetx手机版登录官网富士电机开发了关键模式PFC控制IC“FA1A60N”和LLC电流谐振控制IC“FA6B20N”，在使用传统技术的同时增加了新功能。结合使用这些集成电路可以使供电系统在轻负载时提高效率，实现低待机功率，并通过万博手机下载减少电源组件的数量来降低系统成本。此外，作为对以前产品的改进，这些ic可以用于电源适配器。万博手机下载
第二代低损耗SJ-MOSFET内置快速二极管“Super J MOS S2FD系列”
PDF[452 kb]
渡边Sota；坂田,Toshiaki；山下先生,Chiho
为了有效利用能源，对功率转换设备效率的要求越来越高，因此，安装在该设备上的功率MOSFET要求紧凑、低损耗和低噪声。狗万manbetx手机版登录官网富士电机一直在开发和制造降低导通电阻、改善关断开关损耗和浪涌电压之间平衡的产品。我们最近开发了第二代低损耗SJ-MOSFET“Super J MOS S2FD系列”，通过内置快速二极管提高其反向恢复承受能力，具有用户友好性和低损耗。本产品的使用有望提高功率转换设备的效率，促进产品小型化。


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