使用传输使变速驱动器更加坚固和紧凑

变速驱动器 (VSD) 可以非常有效地改变电机扭矩和速度，广泛用于重载应用，如电机驱动、伺服和加热、通风和空调 (HVAC)。在采用 VSD 之前，交流输出电源只能在电网电源的线频率下施加，在不需要全速时通常使用机械制动。因此，根据需求调节速度不仅可以减少能源使用量，还可以延长电机的工作寿命。有利于实现这一目标的最常见设备形式之一是转换器-逆变器-制动 (CIB) 模块。图 1 显示了 CIB 模块的基本轮廓。模块电路分为三部分；转换器、逆变器和制动器。这些部分的首字母 – C、I 和 B – 是人们所知的方式。在正常运行期间，转换器级的输入（图 1 中的 R/S/T）从电网汲取三相电源并将交流电源调节为直流电源。

有两种常用的三相电压；240V级和400V级；根据电压幅度，建议使用 650V 级 CIB 模块或 1200V 级 CIB 模块。在转换器级之后，将立即将一个电容器连接到直流总线，以平滑由动态功率使用引起的逆变器电压纹波。然后逆变器级将直流输入斩波为交流输出，为电机供电。这是通过打开和关闭模块这部分中的 6-IGBT 来实现的。输出电压/电流通过脉宽调制控制；该信号被构造为产生以所需速度和方向驱动电机所需的功率。当安森美半导体® 定义 TMPIM 电源模块的安培额定值时，电流是指逆变器部分中的 IGBT 额定值。作为指导方针，1200V 25A TMPIM CIB 模块将提供 5kW 电机功率；35A TMPIM 将提供 7.5kW；50A 提供 10kW，最高 15kW 和 20kW。需要注意的是，千瓦输出额定功率是作为一般规则提供的。如果应用程序使用不同的控制和冷却设置，则此额定功率可能会有很大差异。

因此，最大输出功率由电源模块设计以及模块的控制和冷却方式决定。安森美半导体运动控制在线仿真工具有助于选择最合适的模块。当电机停止和减速时，其运行切换到再生模式。电机产生的功率被转移回直流母线电容器。当产生的功率变得过大时，它会过度充电并损坏电容器。在这种情况下，制动 IGBT 开启，将多余的电流引导至与 IGBT 串联的外部制动电阻器。这种安排消散了过多的再生能量并将电容器电压保持在安全水平。

在具有风扇、泵和加热器驱动器的应用中，在再生功率不显着的情况下，可以移除制动器。在这种情况下，该模块称为 CI 模块，代表变流器逆变器模块。

图 1：Converter-Inverter-Brake (CIB) 模块的基本配置

电源集成模块的创新封装

一般的 CIB/CI 模块使用凝胶填充包装，将电源组件封装在外壳内。这种方法涉及多阶段制造过程，但也许更重要的是，它固有地结合了额外的非均质材料层和界面，这会削弱模块并降低其坚固性。安森美半导体通过开发转移成型功率集成模块 (TMPIM) 挑战了这一规范。顾名思义，所开发的工艺是一种单阶段封装技术，它使用相同的材料创建封装和围绕组件的介质。

传递模塑工艺消除了对多种材料的需求，包括通常用于容纳组件的塑料盒、胶水和围绕功率器件的密封剂。作为一种整体更高效的制造工艺，传递模塑技术的温度循环性能提高了十倍，这直接导致了效率的提高。这为最终产品的尺寸和形状提供了更大的灵活性，并提供了更高的可靠性和更高的功率密度。

迄今为止，安森美半导体已采用其 TMPIM 工艺开发和发布了许多针对功率要求在 3.75 kW 至 10 kW 之间的应用的模块，包括六个具有 25 A、35 A 和 50 A 额定电流的 1200 V CIB 模块。这些器件采用 DIP-26 封装外形，包括 CBI 和 CI 变体。现在，安森美半导体将通过 1200 V CBI 模块扩展其产品范围，这些模块可提供 75 A 和 100 A 的电流输出，并推出一系列额定值介于 35 A 和 150 A 之间的 650 V 模块。这些设备将能够涵盖功率要求高达 20kW 的应用，并提供 QLP 封装配置文件。DIP-26 封装在两侧都有端子，而 QLP 是四边形引线框架封装，在所有四个侧都有端子。

封装增强提供更高的功率密度

为了适应更高的输出功率水平，安森美半导体进一步开发了其 TMPIM 工艺，产生了标准和增强版本。增强版采用带有更厚铜层的高级基板，无需基板，从而使两种封装变体的外部尺寸保持相同。这使得制造商可以更轻松地根据他们的电力需求在两者之间进行迁移。与同类模块相比，移除底板可使模块体积减少约 57%，同时与标准 TMPIM 封装相比，热导率增加 30%。

图 2：安森美半导体的标准和增强型 TMPIM 封装

更长的使用寿命

通过增加所用铜的厚度，封装具有低热阻和高热质量，而先进的基板进一步提高了模块的可靠性。

如前所述，整个组件，包括芯片、引线框架和键合线，都封装在与形成封装相同的环氧树脂中。在 DIP-26 封装中，CBI 和 CI 模块共享相同的引脚；在 CI 模块中，制动端子没有内部连接。

安森美半导体自己的竞争对手分析表明，使用其传递模塑工艺制造的模块提供十倍的温度循环和三倍的功率循环改进，同时表现出更好的导热性和整体效率。

结论

CIB 或 CI 电路中的电源模块通常用于电机驱动、伺服和 HVAC 应用中的 VSD。随着通过创新 TMPIM 技术开发功率集成模块，安森美半导体现在能够以更小的封装提供更高的效率和更大的功率密度。

审核编辑：郭婷