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德州儀器DRV7308，引領(lǐng)高效電機驅(qū)動變革

2024-07-01 08:06:22 EETOP

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2024年6月18日，德州儀器舉辦的氮化鎵產(chǎn)品發(fā)布會上，為大家?guī)砹说轮輧x器的新器件 DRV7308 氮化鎵智能功率模塊，EETOP記者應(yīng)邀出席。TI致力于通過端到端的技術(shù)支持和專為高壓驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計的專業(yè)器件系列，助力設(shè)計人員在高壓電機應(yīng)用中實現(xiàn)高效性和高可靠性。德州儀器主攻高壓電機驅(qū)動系統(tǒng)，旨在解決客戶面臨的關(guān)鍵設(shè)計難題。從高壓功率變換到高壓檢測、高壓隔離以及高壓實時控制，TI提供的模擬和嵌入式器件能夠協(xié)同工作，簡化高壓系統(tǒng)的設(shè)置，并確保在極端惡劣的操作條件下實現(xiàn)卓越的效率、準確性、隔離和控制。

德州儀器的DRV7308是一款集成了六只氮化鎵的先進智能功率模塊IPM，它憑借第三代半導(dǎo)體氮化鎵技術(shù)，實現(xiàn)了前所未有的性能突破。工程師利用這款模塊可以實現(xiàn)99%以上的驅(qū)動器效率，顯著改善電機驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)熱問題。與現(xiàn)有的IGBT和MOSFET解決方案相比，DRV7308的功率損耗降低了50%，同時實現(xiàn)了業(yè)內(nèi)較低的死區(qū)時間和傳播延遲，支持更高的脈寬調(diào)整開關(guān)頻率，從而有效減少聽覺噪音和系統(tǒng)振動。

DRV7308的突出特點主要體現(xiàn)在以下三個方面：

一、效率卓越

我們可以清晰地看到紅色部分是集成的六支氮化鎵FET。與基于IGBT和MOSFET的解決方案相比，氮化鎵FET的損耗顯著減少了50%，這一巨大的損耗降低意味著在電力轉(zhuǎn)換過程中能量的浪費更少，從而提高了整體系統(tǒng)的效率。通過優(yōu)化導(dǎo)通和開關(guān)損耗，TI的氮化鎵智能功率模塊實現(xiàn)了99%的逆變器效率，逆變器效率的提高意味著更多的輸入電力被有效地轉(zhuǎn)換為輸出電力，進一步減少了能源的浪費。這一數(shù)字遠勝于現(xiàn)有的IGBT和MOSFET解決方案。

二、功率密度高，尺寸緊湊

· 傳統(tǒng)的IGBT智能功率模塊需要外部散熱器來散熱，外部散熱器占用了大量的板面和空間，對于緊湊和高效的設(shè)計來說是一個不利因素。而TI的氮化鎵智能功率模塊則采用了業(yè)內(nèi)較小的封裝尺寸——12*12毫米，并且擁有更高的效率。因此，它可以在無散熱器的情況下輸出250W的功率。DRV7308不僅尺寸緊湊，還集成了電流檢測放大器和保護功能，這提供了額外的設(shè)計和運行優(yōu)勢。電流檢測放大器可用于精確監(jiān)控和控制電流，而保護功能則增強了系統(tǒng)的可靠性和安全性。

三、可靠性出眾

電機和驅(qū)動器的使用壽命與其工作溫度密切相關(guān)。DRV7308的高效率和高集成度設(shè)計顯著減少了電機和驅(qū)動器的發(fā)熱，從而提高了系統(tǒng)的整體可靠性并延長了使用壽命。此外，每個氮化鎵FET的短路保護功能以及電機驅(qū)動器的二級電流保護功能也進一步增強了系統(tǒng)的可靠性。

值得一提的是，得益于第三代半導(dǎo)體氮化鎵技術(shù)，DRV7308在提高系統(tǒng)功率密度的同時實現(xiàn)了出色的效率，并且無需外部散熱體。這一優(yōu)勢在實際應(yīng)用中尤為重要。例如，在暖風空調(diào)系統(tǒng)中，新的SEER評級要求系統(tǒng)效率達到85%，而以前的標準僅為80%。現(xiàn)在，通過DRV7308的99%高效率，可以輕松實現(xiàn)系統(tǒng)85%的整體效率要求，而無需增加電機的成本。或者，在保持效率不變的情況下，可以使用成本更低的電機，這在電機成本占比較高的應(yīng)用中具有顯著的經(jīng)濟優(yōu)勢。

下面示例直觀地展示了TI的氮化鎵智能功率模塊和傳統(tǒng)的IGBT智能功率模塊之間的效率比較。在250W的系統(tǒng)效率測試中，使用氮化鎵智能功率模塊的電機逆變器效率在不同負載下提高了1.9%-2.6%。而IGBT電路板則需要額外的散熱器來輔助散熱才能達到其最高工作效率97.2%。相比之下，TI的氮化鎵IPM不僅實現(xiàn)了更高的效率，還無需額外的散熱器。