Fuji Electric Review
Vol.61-No.4,2015

스포츠 보기 관리에 기여하는 전력 반도체

스포츠 보기 관리에 기여하는 전력 반도체

[목적]

고효율 스포츠 보기 사용은 저탄소 사회를 달성하는 데 매우 중요한 요소가되었습니다. 특히, 전기 스포츠 보기는 자동차, 산업 기계, 사회 인프라 및 소비자 전자 제품과 같은 수많은 분야에서 필수적이지 않아 전력 전자 기술의 발전으로 전기 스포츠 보기의 고효율 사용을 가능하게 할 것으로 기대합니다. Fuji Electric은 전력 전자 기술 분야의 주요 장치로서 높은 스포츠 보기 변환 효율과 저음이 특징 인 사용하기 쉬운 전력 반도체를 개발하고 있습니다.
이 특별한 문제에서는 Fuji Electric의 전력 반도체의 최신 기술과 제품을 소개 할 것입니다.

All-Sic 스포츠 보기 포장 기술

Nakamura, Hideyo; 니시즈와, 타츠오; 나시다, 노리 리로

우리는 새로운 패키지 구조가있는 All-Sic (실리콘 카바이드) 모듈을 Mega Solar Power Conditioning 하위 시스템 (PC)에 적용하여 98.8% 스포츠 보기 전환 효율을 달성하고 스포츠 보기 보존을 달성했습니다. 핵심 기술은 ThermoSetting Epoxy Resin을 사용하여 기존의 AL 배선 대신 전원 보드가있는 Cu 핀을 사용하여 3 차원 배선입니다. 이러한 기술은 작은 패키지 크기, 낮은 귀환 및 높은 신뢰성으로 이어집니다. 우리는 패키지 디자인을 최적화하여 SIC 장치의 본질적인 성능을 이끌어 냈습니다. 수지 흐름 분석 및 그 시각화 방법은 몰딩 프로세스 설계를 위해 수행되어 자유 공기 공간으로 전체 금형 구조를 초래합니다.

1,700-V 전압 SIC 하이브리드 스포츠 보기을 견딜 수 있습니다

Onezawa, Takumi; 키타무라, 쇼지; ISO, AKIRA

Fuji Electric은 1,700V 견해 견고성 전압을 갖춘 SIC 하이브리드 모듈을 개발했습니다. 트랙션 시장에서 스포츠 보기 절약에 기여하는 인버터에 활용할 수있는 전력 장치로 사용하도록 설계되었습니다. 이 모듈에는 6 세대 IGBT 칩이 장착되어 있으며 SIC-SBD 칩을 FWD에 적용합니다. 제품 등급은 1,700 V/1,200 A (2 in 1)이며 2 개의 사양이 있습니다. 표준 사양은 전력 소실을 많이 만들고 낮은 스위치 주파수에 적합한 낮은 VCE (SAT) 사양. 표준 사양은 기존의 SI 모듈에 비해 손실을 18% 감소시킵니다. 또한 낮은 VCE (SAT) 사양은 낮은 스위칭 주파수 조건에서 표준 사양에 비해 6% 손실 감소를 달성합니다.

3,300-V 전압 SIC 하이브리드 스포츠 보기 기술

Kaneko, Satoshi; 카나이, 나오 우키; Tsuji, Takashi

스포츠 보기 절약을 달성 할뿐만 아니라 높은 출력과 같은보다 작고 가벼우 며 개선 된 성능이 높아지는 전자 제품에 대한 수요가 증가하고 있습니다. Fuji Electric은 3,300V 견해 전압으로 SIC 하이브리드 모듈의 개발을 추구함으로써 이러한 요구를 충족 시키려고합니다. 공동 연구 기관 쓰쿠바 전력 전자 컨트롤레이션 (TPEC)과 파트너십을 통해 개발 한 SIC-SBD를 채택함으로써 현재 SI 모듈에 비해 24% 감소를 감소시킬 수있었습니다. 또한, 우리는 또한 높은 신뢰성을 보장하기 위해 SN-SB 솔더를 사용하고 25 ° C 씩 연속 작동 온도를 향상시킬 수있었습니다. 또한, 우리는 발자국 크기를 약 30%줄이면서 전력 밀도의 개선을 달성하기 위해 생성 된 손실의 감소 효과를 사용했습니다..

7 세대 "X 시리즈"IGBT 스포츠 보기

kawabata, junya; Momose, Fumihiko; Onozawa, Yuichi

최근 몇 년 동안 IGBT 모듈 시장은 손실이 낮고 신뢰성이 높은 소형 모듈에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 이러한 요구를 충족시키기 위해 7 세대 "X 시리즈"IGBT 스포츠 보기을 개발했습니다. IGBT 및 FWD 칩의 손실을 크게 줄이고 높은 열 소산, 높은 내열성 및 높은 신뢰성을 특징으로하는 패키지를 개발함으로써, 우리는 모듈의 발자국을 약 36%, 전력 손실을 약 10% 줄이고 장기 신뢰성을 달성했습니다. 또한, 고온 작동 중에 견딜 수있는 특성과 특성을 향상시킴으로써, 우리는 기존 온도 150 ℃에서 연속 작동의 최대 온도를 175 ℃로 증가시켰다. 이러한 개선 사항은 모듈이 출력 전류를 크게 증가시킬 수 있었으며, 이는 전력 밀도를 증가시키고 전력 변환기의 크기를 소형화합니다..

2 세대 작은 IPM

Araki, Ryu; 시라 카와, 토루; 코 가와, 히로키

Fuji Electric은 단일 패키지에 통합하는 작은 지능형 전력 모듈 (IPMS)을 개발하고 있으며 모터 드라이브의 시스템 구성에 필요한 전원 장치와 제어 IC를 제어합니다. 우리는 이제 더 많은 스포츠 보기 절약을 달성하기 위해 7 세대 IGBT 기술을 기반으로 2 세대 소규모 IPM을 개발했습니다. 이 모듈은 5.6kW 에어컨의 경우와 같이 중간 하중 영역에서 손실을 10% 이상, 1 세대 모듈과 비교하여 정격 및 최대 부하 영역에서 20% 이상을 감소시킵니다. 또한, 회로 보드에서의 납땜의 온도 상승은 1 세대 모듈과 비교하여 약 20 ° C 씩 감소되었습니다. 전반적으로,이 모듈은 스포츠 보기 절약이 향상되고, 출력 전류를 확장하며, 회로 보드 장착 중에 신뢰성을 높이고 시스템 설계 중에 더 큰 자유를 높입니다.

IPM 용 HVIC 기술

Jonishi, Akihiro; 아카 하네, 마사시; 야마지, 마사 하루

고스포츠 보기 전압이 높은 게이트 드라이버 IC 인 고전압 통합 회로 (HVIC)는 지능형 스포츠 보기 모듈 (IPM)의 기능을 향상시키는 데 필요한 주요 장치 중 하나입니다. Fuji Electric은 중소 및 중간 용량 IPM의 경우 고급 기능, 소형, 높은 신뢰성 및 산업 사용 보장 된 산업 사용을 특징으로하는 HVIC 기술을 개발했습니다. 회로 영역을 줄이고 고출력 전압 기술과 향상된 소음 저항 레벨 시프트 회로 기술을 채택함으로써 칩 크기를 20% 감소시키면서 고장 전압 및 신뢰성을 향상 시켰습니다. 또한 상단 암 IGBT를위한 과전류 및 과열 보호 회로 기술과 경보 신호에 대한 레벨 다운 기능을 달성했습니다.

자동차 애플리케이션을위한 3 세대 직접 액체 냉각 스포츠 보기 모듈

arai, hirohisa; Higuchi, Keiichi; Koyama, Takahiro

Fuji Electric은 하이브리드 및 전기 자동차를위한 3 세대 직접 액체 냉각 스포츠 보기 모듈을 개발했습니다. 스포츠 보기 모듈의 정격 용량은 750 v/800 A이며, 모터 용량은 100kW입니다. 자동차 애플리케이션 기반 스포츠 보기 모듈 시장은 효율성 증가 및 모듈 소형화가 필요합니다. 이러한 요구를 충족시키기 위해 냉각 지느러미와 덮개를 통합하기위한 워터 재킷을 채택하면서 솔더의 신뢰성을 증가시켜 모듈이 175 ° C에서 연속적인 작동을 달성 할 수있게 해주었습니다. 또한 IGBT와 FWD를 통합하는 RC-GIGBT를 채택하여 스포츠 보기 모듈을 소형화했습니다.

자동차 애플리케이션을위한 3 세대 스포츠 보기 모듈의 포장 기술

Gohara, Hiromichi; 타마이, 유타; 야마다, 타카 푸미

하이브리드 및 전기 자동차의 개발 및 대중화는 최근 몇 년 동안 가속화되고 있습니다. 이 새로운 차량은 연료 효율을 향상시키기 위해 소형화, 광량 및 고출력 스포츠 보기 모듈을 요구합니다. Fuji Electric은 직접 수냉식 구조, 전극 및 구리 말단을위한 초음파 결합 기술 및 침전 강화 및 고체 용액 강화를 모두 적용하는 새로운 장거리 솔더를위한 고열 소산 냉각 장치를 개발했습니다. 이러한 기술을 적용함으로써 RC-IGBT 다이를 사용하는 자동차 애플리케이션을위한 3 세대 스포츠 보기 모듈은 더 큰 신뢰성을 달성합니다.

자동차 응용 프로그램을위한 RC-IGBT

Yoshida, Soichi; Noguchi, Seiji; Mukai, Koji

도로에서 사용중인 하이브리드 전기 자동차 및 전기 자동차의 수는 지구 온난화와 같은 현상으로부터 환경을 보호하기 위해 CO2 배출량을 줄이기위한 척도로 증가하고 있습니다. 이러한 유형의 차량의 연료 효율을 향상 시키려면 장착 된 반도체 장치의 손실을 줄이고 인버터의 크기를 줄여야합니다. 이러한 요구를 충족시키기 위해 Fuji Electric은 IGBT와 FWD를 하나의 칩에 통합하는 RC-IGBT를 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 또한 자동차 응용 프로그램을위한 RC-IGBT에 대한 트렌치 게이트 간격, 필드 스톱 층 및 수명 제어를 최적화했습니다. 결과적으로, 인버터는 자동차 응용 프로그램에 기존의 RC-IGBT를 사용하는 것과 비교하여 작동 중에 생성 손실이 약 20% 감소합니다.

자동차 연료 탱크의 상대 압력 센서

Kato, Hirofumi; Ashino, Kimihiro; 사토, 아이스케

최근 몇 년 동안 자동차의 환경 부담을 줄이기위한 규제가 증가하고 있습니다. 이러한 규정의 한 예는 미국의 연료 누출을 감지 해야하는 요구 사항입니다. Fuji Electric은 엔진 룸 내부의 파이프에 직접 장착 할 수있는 자동차 연료 탱크를위한 상대 압력 센서를 개발했습니다. 센서는 기화 된 연료를 회수하여 실린더에서 소각하는 기화 된 연료 배기 억제 장치를 제어하는 ​​데 사용됩니다. 6 세대 소형 압력 센서 기술을 기반으로, 우리는 기화 된 연료, 강화 된 보호 기능 및 EMC 강화를 위해 내구성을 보장하고 고정밀 탐지를 달성하기 위해 EMC를 강화했습니다..

PWM 전원 공급 장치 제어 IC“FA8B00 시리즈”피크 하중을 처리 할 수 ​​있습니다

Matsumoto, Shinji; 야만, 히로키; 야부 자키, 6 월

최근 몇 년 동안 노트북 컴퓨터 및 잉크젯 프린터 시장은 새로운 CPU 및 모터 드라이브 하중의 최대 출력 스포츠 보기을 늘려야합니다. 이러한 요구 사항을 충족시키기 위해 Fuji Electric은 PWM (Peak Load를 처리 할 수있는 PWM) 전원 공급 장치 제어 IC의 "FA8B00 시리즈"를 개발했습니다. 이 IC는 FB 터미널 전압의 상승에 따라 스위칭 주파수를 최대 130kHz까지 증가시켜 트랜스포머의 부피를 늘리지 않고 전원 공급 장치의 최대 출력 스포츠 보기을 증가시킬 수 있습니다. 또한 IC에는 스위칭 주파수 지터를위한 확장 기능이 장착되어있어 다양한 하중에 대해서도 낮은 EMI 노이즈 특성을 달성 할 수 있습니다..

2 세대 저지대 SJ-Mosfet“Super J Mos S2 시리즈”

Watanabe, Sota; 사카타, 토시시아키; 야마시타, 치호

스포츠 보기를 효율적으로 사용하려면 전력 변환 장비의 효율성 향상에 대한 수요가 증가하고 있으며, 전력 금속 산화물-비도체 필드 효과 트랜지스터 (MOSFET)는 콤팩트, 저 손실 및 저음이 적어야했습니다. Fuji Electric은 사용하기 쉬운 2 세대 저장소 SJ-Mosfet "Super J Mos S2 시리즈"를 개발하여 단위 면적에 의해 표준화되는 상실성 Ron ​​・ A를 줄이고 턴 오프 스위치 손실 EOFF와 턴 오프 스위칭에서 VDS Surge 사이의 트레이드 오프 특성을 향상시킵니다. 이 제품의 채택은 전력 전환 장비의 효율성을 향상시킬 것으로 예상됩니다.

고속 이산 IGBT“고속 W- 시리즈”

Hara, Yukihito; 나이토, 타츠야; 카토, 요시하 르

전력 변환 효율은 광원 전력 시스템 (UPSS) 및 전력 조절 하위 시스템 (PCS)의 중요한 요소이므로 전력 손실을 줄이기 위해 장비에 사용되는 스위칭 장치가 필요합니다. 소형 인버터 용접 기계의 경우, 사용 된 장치는 운송을보다 쉽게하기 위해 낮은 특성과 고속 스위칭을해야합니다. 우리가 개발하고 방출 한 고속 분산 격리 바이폴라 트랜지스터 (IGBT)는 활성 부품의 기생 커패시턴스를 줄이고 필드 스톱 층을 최적화하여 650-V 제품의 손실 감소 및 기존 제품과 비교할 때 1,200-V 제품의 손실 감소를 달성합니다.

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