革新GaN IPM技術(shù)：引領(lǐng)高壓電機驅動(dòng)系統進(jìn)入新時(shí)代

在當今能效需求日益增長(cháng)的時(shí)代背景下，家電及HVAC系統的設計師們正全力以赴地追求更高的能效標準。與此同時(shí)，他們也積極響應消費者對可靠、靜音、緊湊且經(jīng)濟實(shí)用的系統的期待。市場(chǎng)上的主要設計挑戰在于，如何在不增加系統成本的前提下，設計并開(kāi)發(fā)出更為小巧、高效且經(jīng)濟適用的電機驅動(dòng)器。這一挑戰要求設計師們不斷創(chuàng )新，以實(shí)現能效與實(shí)用性的完美結合。

基于以上背景，德州儀器（TI）再次走在行業(yè)前沿，通過(guò)其最新發(fā)布的DRV7308氮化鎵（GaN）智能功率模塊（IPM），為高壓電機驅動(dòng)系統帶來(lái)了革命性的改變。近日，德州儀器在發(fā)布會(huì )上，詳細介紹了這款具有非凡意義的產(chǎn)品，并展示了其如何助力設計人員在滿(mǎn)足能效標準的同時(shí)，滿(mǎn)足消費者對高效、可靠、靜音、小巧且經(jīng)濟實(shí)惠的系統的需求。

氮化鎵技術(shù)引領(lǐng)潮流

氮化鎵（GaN）作為第三代半導體材料，因其優(yōu)異的電子遷移率和耐高壓特性，正逐步成為功率半導體領(lǐng)域的新寵。德州儀器此次發(fā)布的DRV7308氮化鎵智能功率模塊，集成了六只氮化鎵FET，相較于傳統的IGBT和MOSFET解決方案，顯著(zhù)提高了系統效率，減少了功率損耗，并改善了電機驅動(dòng)系統的發(fā)熱問(wèn)題。

值得注意的是，德州儀器的GaN IPM不是簡(jiǎn)單地把氮化鎵和傳統的 IGBT集成一個(gè)IPM。據介紹，德州儀器把六只氮化鎵和驅動(dòng)及保護做成了新型的GaN IPM，也就是說(shuō)以前的 IPM 通常是由 IGBT 或 MOSFET 來(lái)做的，但是 TI 帶來(lái)的是集成氮化鎵的新型智能功率模塊。

在圖中，紅線(xiàn)代表TI的氮化鎵功率模塊的效率，而綠線(xiàn)則顯示了IGBT模塊的效率。在250W的系統效率測試中，我們發(fā)現使用氮化鎵智能功率模塊的電機逆變器在不同負載下，效率提升了1.9%至2.6%。值得注意的是，IGBT電路板需要額外的散熱器才能達到其最高工作效率97.2%，而TI的氮化鎵IPM不僅效率更高，而且無(wú)需額外散熱器。

通過(guò)一個(gè)實(shí)例來(lái)強調這種效率提升的重要性。對于暖風(fēng)空調系統，新的SEER評級標準提高到了14，這要求系統效率至少達到85%，而舊標準僅為80%。通過(guò)使用DRV7308的99%高效率，我們可以輕松滿(mǎn)足新標準下的85%整體效率要求，且無(wú)需增加電機的成本?；蛘?，我們還可以在保持效率不變的同時(shí)，選擇成本更低的電機，因為在這類(lèi)應用中，電機成本在系統總成本中占比較大。這種效率提升不僅滿(mǎn)足了更高的能效標準，還有助于降低系統成本，提升整體性能。

據德州儀器系統工程師張宏亮介紹，DRV7308通過(guò)優(yōu)化導通和開(kāi)關(guān)損耗，實(shí)現了99%以上的逆變器效率，遠勝于現有的IGBT和MOSFET解決方案。此外，氮化鎵器件的低死區時(shí)間和低傳播延遲特性，支持更高的脈寬調整開(kāi)關(guān)頻率，減少了聽(tīng)覺(jué)噪音和系統振動(dòng)，為用戶(hù)帶來(lái)了更加安靜和舒適的使用體驗。

降本增效新選擇

隨著(zhù)全球范圍內能效標準的日益嚴格，家電、暖風(fēng)空調系統和工業(yè)驅動(dòng)器等領(lǐng)域對高效、節能的電機驅動(dòng)系統的需求日益增長(cháng)。德州儀器的DRV7308氮化鎵智能功率模塊正是為了滿(mǎn)足這一市場(chǎng)需求而誕生的。通過(guò)采用氮化鎵技術(shù)，DRV7308不僅提高了系統的效率，還降低了系統的成本，使得設計人員在滿(mǎn)足能效標準的同時(shí)，能夠更好地滿(mǎn)足消費者的需求。

DRV7308氮化鎵智能功率模塊不僅具有出色的效率，還具備緊湊的尺寸和卓越的可靠性。其業(yè)內較小的封裝尺寸（12*12毫米）以及無(wú)需外部散熱器的設計，使得電機驅動(dòng)逆變器的印刷電路板尺寸縮減高達55%，大大節省了板面和空間。同時(shí)，DRV7308的高集成度和高效率減少了電機和驅動(dòng)器的發(fā)熱，提高了系統的整體可靠性，并延長(cháng)了使用壽命。

此外，DRV7308還具備每個(gè)氮化鎵FET的短路保護功能及電機驅動(dòng)器的二級電流保護功能，進(jìn)一步提高了系統的可靠性。這些特點(diǎn)使得DRV7308成為設計高效、可靠、靜音、小巧且經(jīng)濟實(shí)惠的電機驅動(dòng)系統的理想選擇。

德州儀器的DRV7308氮化鎵智能功率模塊的發(fā)布，標志著(zhù)氮化鎵技術(shù)在高壓電機驅動(dòng)系統領(lǐng)域的應用邁出了重要的一步。隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)的不斷擴展，氮化鎵技術(shù)將在更多領(lǐng)域得到應用，為行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)更多的機遇和挑戰。