滿(mǎn)足節能、環(huán)保設計的半導體解決方案

以往是通過(guò)簡(jiǎn)單的TRIAC控制來(lái)調節水壓(通常分三步)。

TRIAC控制只能用于通用式電動(dòng)馬達，它的缺點(diǎn)是：總諧波失真(THD)較高、輸入功耗高、調節效率低。
而利用與現代BLDC(無(wú)刷直流)電動(dòng)機相連并基于智能逆變器的驅動(dòng)器，可以提高效率(能源節省高達70%)，還能實(shí)現對供熱系統的高效智能控制，并減少天然能源消耗和溫室氣體排放。

隨著(zhù)供熱和熱水系統對替代能源需求的增加，又出現了太陽(yáng)能和熱泵應用。這些應用的要求與供熱應用中采用的循環(huán)泵非常相似。要經(jīng)由媒介(水或液壓油)傳送熱量，高效控制“壓力”值始終是十分重要的。類(lèi)似情況也適用于空調，即便我們談到更高功率級時(shí)亦然。在各種能效規范和政府限令的推動(dòng)之下，開(kāi)發(fā)和使用基于逆變器的解決方案是大勢所趨。

飛兆半導體提供的智能功率模塊(SPM)產(chǎn)品系列專(zhuān)門(mén)針對高至120W的功率范圍而設計，并備有TinySMD和TinyDIP封裝，能夠以極小的占位面積取代9個(gè)分立式器件。圖5所示為一個(gè)采用TinyDIP模塊的典型逆變器應用的原理示意圖。要開(kāi)發(fā)空間優(yōu)化的印制電路板，除了該模塊外便只需很少外部元件(包括一個(gè)微控制器)。

圖5 典型的逆變器應用

環(huán)保設計指令考慮到前面討論過(guò)的壽命周期等因素。TinyDIP和TinySMD模塊都是經(jīng)過(guò)預先測試和優(yōu)化的子系統，因而降低了FIT率(故障率)，增強了整體系統的可靠性，最終加速設計進(jìn)程，加快上市速度，并有助于實(shí)現比分立式解決方案更小的占位空間。

除家庭住宅外，辦公建筑、工廠(chǎng)以至學(xué)校和醫院等公共建筑也需要供熱和通風(fēng)系統。

對于目前的現代建筑物管理，單獨的、無(wú)級別的調節與控制是常見(jiàn)要求。這類(lèi)環(huán)境使用的設備的功率范圍在100W～kW之間。

大型設備無(wú)疑會(huì )產(chǎn)生更多的不利影響，比如增加能耗和總諧波失真等。而這又會(huì )影響其他設備的運作性能，如IT基礎設施。

飛兆半導體為更高的額定功率提供了相應的功率模塊組合。由于較高功率級通常需要散熱器，這些模塊提供了良好的散熱器連接性能，比小型TinyDIP和TinySMD模塊更適合于高功率級應用。

MiniDIP模塊備有三種不同版本，分別是完全模塑MiniDIP模塊、陶瓷MiniDIP模塊和DBC MiniDIP模塊。三種版本彼此引腳兼容，主要差異在于與散熱器的熱連接方式，以及相應的安裝面積。

DIP模塊有兩種版本，即陶瓷DIP模塊和DBC DIP模塊。

MiniDIP模塊 和DIP模塊的DBC版本如圖6、7所示。圖8比較了陶瓷DIP模塊和DBC DIP模塊的橫截面差異。
圖8中，半導體元件用藍色標注，鍵合連接用黑色標注，引腳框架為淡灰色。

圖6 MiniDIP模塊(DBC)

圖7 DIP模塊(DBC)

圖8 DIP模塊的橫截面，上圖為DBC版本，下圖為陶瓷版本

不論模塊屬于上述哪種類(lèi)型，其內部驅動(dòng)器件都直接焊接在引腳框架上(圖左邊)。

在陶瓷類(lèi)型中，功率器件也直接焊接在引腳框架上，而引腳框架則黏結在陶瓷上。利用陶瓷可實(shí)現2.5kV的隔離電壓，以及與散熱器良好的熱連接性。

DBC就是兩面覆銅的陶瓷基板，而模塊外面的銅區域是均質(zhì)的。功率器件焊接在銅區域的內部結構上，類(lèi)似于PCB。兩個(gè)銅區域可提供相當于熱擴散片的功能，因此熱阻抗相比基于陶瓷的解決方案更低。這種技術(shù)也可提供2.5kV的隔離能力。

總結
實(shí)施環(huán)保設計指令及其相關(guān)法規是實(shí)現高能效應用的重要方法。這些指令和法規給半導體供應商帶來(lái)了重要的商機，推動(dòng)其開(kāi)發(fā)高集成度高能效的解決方案，以滿(mǎn)足這些法規的各項要求。