德州仪器DRV7308,引领高效电机驱动变革

2024-07-01 08:06:22 EETOP

2024年6月18日,德州仪器举办的氮化镓产品发布会上,为大家带来了德州仪器的新器件 DRV7308 氮化镓智能功率模块,EETOP记者应邀出席。TI致力于通过端到端的技术支持和专为高压驱动系统设计的专业器件系列,助力设计人员在高压电机应用中实现高效性和高可靠性。德州仪器主攻高压电机驱动系统,旨在解决客户面临的关键设计难题。从高压功率变换到高压检测、高压隔离以及高压实时控制,TI提供的模拟和嵌入式器件能够协同工作,简化高压系统的设置,并确保在极端恶劣的操作条件下实现卓越的效率、准确性、隔离和控制。

德州仪器的DRV7308是一款集成了六只氮化镓的先进智能功率模块IPM,它凭借第三代半导体氮化镓技术,实现了前所未有的性能突破。工程师利用这款模块可以实现99%以上的驱动器效率,显著改善电机驱动系统的发热问题。与现有的IGBT和MOSFET解决方案相比,DRV7308的功率损耗降低了50%,同时实现了业内较低的死区时间和传播延迟,支持更高的脉宽调整开关频率,从而有效减少听觉噪音和系统振动。

DRV7308的突出特点主要体现在以下三个方面:

一、效率卓越

我们可以清晰地看到红色部分是集成的六支氮化镓FET。与基于IGBT和MOSFET的解决方案相比,氮化镓FET的损耗显著减少了50%,这一巨大的损耗降低意味着在电力转换过程中能量的浪费更少,从而提高了整体系统的效率。通过优化导通和开关损耗,TI的氮化镓智能功率模块实现了99%的逆变器效率,逆变器效率的提高意味着更多的输入电力被有效地转换为输出电力,进一步减少了能源的浪费。这一数字远胜于现有的IGBT和MOSFET解决方案。

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二、功率密度高,尺寸紧凑

· 传统的IGBT智能功率模块需要外部散热器来散热,外部散热器占用了大量的板面和空间,对于紧凑和高效的设计来说是一个不利因素。而TI的氮化镓智能功率模块则采用了业内较小的封装尺寸——12*12毫米,并且拥有更高的效率。因此,它可以在无散热器的情况下输出250W的功率。DRV7308不仅尺寸紧凑,还集成了电流检测放大器和保护功能,这提供了额外的设计和运行优势。电流检测放大器可用于精确监控和控制电流,而保护功能则增强了系统的可靠性和安全性。

三、可靠性出众

电机和驱动器的使用寿命与其工作温度密切相关。DRV7308的高效率和高集成度设计显著减少了电机和驱动器的发热,从而提高了系统的整体可靠性并延长了使用寿命。此外,每个氮化镓FET的短路保护功能以及电机驱动器的二级电流保护功能也进一步增强了系统的可靠性。

值得一提的是,得益于第三代半导体氮化镓技术,DRV7308在提高系统功率密度的同时实现了出色的效率,并且无需外部散热体。这一优势在实际应用中尤为重要。例如,在暖风空调系统中,新的SEER评级要求系统效率达到85%,而以前的标准仅为80%。现在,通过DRV7308的99%高效率,可以轻松实现系统85%的整体效率要求,而无需增加电机的成本。或者,在保持效率不变的情况下,可以使用成本更低的电机,这在电机成本占比较高的应用中具有显著的经济优势。

下面示例直观地展示了TI的氮化镓智能功率模块和传统的IGBT智能功率模块之间的效率比较。在250W的系统效率测试中,使用氮化镓智能功率模块的电机逆变器效率在不同负载下提高了1.9%-2.6%。而IGBT电路板则需要额外的散热器来辅助散热才能达到其最高工作效率97.2%。相比之下,TI的氮化镓IPM不仅实现了更高的效率,还无需额外的散热器。

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TI GaN IPM 与 IGBT 效率性能比较

 另一张图(PPT P9)则展示了氮化镓智能功率模块在缩小电路板尺寸方面的显著优势。由于氮化镓智能功率模块具有较高的功率密度、高效性以及集成了众多外部器件的特点,其电路板的尺寸比传统的IGBT和MOSFET智能功率模块的电路板缩小了55%。

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与 250W IGBT 解决方案相比,DRV7308 可减小 PCB 面积

DRV7308已经开始小批量生产,并提供评估模块供客户测试。需要开始设计的客户可以通过TI.com购买评估模块,并查看德州仪器所提供的有关氮化镓技术的文章和参考设计。


关键词: 德州仪器 DRV7308 电机

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