Halbbrücken-Power-Modul für 3-Phasen-Motoren

Anbieter zum Thema

Heitec AG

Eurocircuits GmbH

IR International Rectifier European Regional Centre

IPMs für EC-Ventilator- und Kompressor-Entwicklungen

Durch eine hoch integrierte ultrakompakte QFN-Lösung als Teil einer neuen µIPM-Produktpalette werden Entwickler in die Lage versetzt, energieeffiziente Systemen zu entwickeln, die den Vorgaben der jüngsten und künftigen Energiestandards für Ventilatoren (Heizung und Lüftung) oder (Wasserumwälz-)Pumpen bis 200 W entsprechen.

Branchenweit erstes Beispiel einer voll integrierten Inverterlösung ist der Chip µIPM PQFN, der die Leiterplatte als Kühlkörper verwendet, sehr ähnlich den erfolgreich eingeführten Modulen in Point-of-Load- und Spannungsregler-Anwendungen (POL und VRM), die hier jedoch erstmals nicht auf Produkte mit geringer Spannung beschränkt ist. Die µIPM-Familie ist bis zu 60% kleiner als bereits verfügbare vorherrschenden 3-Phasen-Leistungs-ICs zur Motorregelung. Die in QFN-ähnlichen Gehäusen untergebrachte µIPM-Familie umfasst eine Reihe von vollständig integrierten 3-Phasen- oder Einphasen-(Halbbrücken)-Motorumrichterschaltungen (Bilder 2 und 3).

Bildergalerie

Bildergalerie mit 17 Bildern

Wie in Point-of-Load- oder VRM-QFN-basierten Gehäusen werden die Leistungshalbleiter des µIPMs (500-V-FredFETs) sowie die Chips der Hochvolt-ICs (HVIC) ebenfalls auf den Kontaktträger gebondet, der auf die Leiterplatte aufgelötet ist.

Aufgrund der kompakten Abmessungen und der Herausforderung, die entstehende Verlustleistung fast vollständig durch die Leiterplatte abführen zu müssen, sind einige designspezifische Vorgaben einzuhalten, um eine optimale thermische Effizienz der zu entwickelnden Applikation zu erreichen. Jedoch ist eine Platzeinsparung der gesamten Montagefläche zweifellos ein wichtiges Argument angesichts der unablässigen Forderung nach geringeren Materialkosten, Abmessungen und einem eingeschränkten Gesamtgewicht.

Durch Verwendung einer besonderen Gehäuselösung kommt die µIPM-Serie mit bis zu 60% weniger Montagefläche aus als bislang existierende dreiphasige IPM zur Motorregelung. Die Flexibilität der µIPM-Plattform bietet sich besonders in Applikationen an, in denen der hohe Grad an Bauelemente-Integration die Triebfeder für Kostensenkung sowie erhöhte Zuverlässigkeit durch eine drastische Reduzierung der Zahl der Komponenten ist.

Das folgende Beispiel ist ein 60-W-Ventilator, eingebaut in eine 2,2-kW-Split-Klimaanlage, bei der durch die implementierte µIPM-Lösung die Anzahl der Bauelemente von 91 auf 31 reduziert werden konnte. Auch wurde das Kosten/Fläche-Verhältnis auf der Leiterplatte um 43% gesenkt (statt 14 nur 8 Teile pro Panel. Zudem lässt sich durch eine Konstruktion ohne Kühlkörper ein höher automatisierter und damit schnellerer Herstell- und Testprozess erreichen.

Die Bilder 4 und 5 dokumentieren den Unterschied zwischen einer bisherigen Entwicklung und der µIPM-Lösung. Der Multichip-µIPM in Bild 5 fasst einen vollständigen digitalen Block zur sinusförmigen Regelung von Permanentmagnetmotoren (Standby-Leistungsaufnahme auf µW-Niveau) und ein vollständiges dreiphasiges 500-V-Wechselrichter-Leistungssystem (FredFET) in einem einzigen QFN-Gehäuse von 12 mm x12 mm zusammen.

(ID:42511410)