三菱电机携功率模块新品亮相PCIM2010

在今年6月1日至3日于上海光大会展中心举行的PCIM 2010中国展，三菱电机将向业界展示多款先进的功率半导体产品。

DIPIPM为节能先锋

三菱电机今年推出了最新超小型第4代DIPIPM(双列直插式智能功率模块)模块PS219AX系列，为客户实现“三低”。首先，PS219AX系列DIPIPM模块，采用了全栅型CSTBTTM硅片，获得了优化的饱和压降与关断损耗的折衷关系，降低了变频设备的能量损耗。

第二，模块内置自举二极管，减小客户开发的外围器件数目，降低整个系统的成本;此外，模块内HVIC的自举电源电流从0.55mA减少到0.1mA，降低了自举电源的损耗并为客户节约了自举电容的成本。

第三，PS219AX系列DIPIPM模块的死区时间由以前的1.5s减小到1s，有效地降低了电机的噪声。目前，已开发出的PS219AX系列DIPIPM模块的电压等级是600V，电流有5A、8A、10A和15A。

第4代DIPIPM也是历来产品中端子形状最为丰富的，已有超小型、小型和大型三种封装的产品，完全满足各种变频系统基板的实际安装要求。第4代大型封装的DIPIPM额定值可达75A/600V和35A/1200V，采用了全栅型CSTBT硅片、优化的驱动IC以及导热性能优异的绝缘薄膜。不仅能用于柜式变频空调，还可满足工业变频应用，必将为变频系统的进一步小型化做出卓越的贡献。此外，第4代DIPIPM整体无铅化，完全符合欧洲的RoHS指令，真正做到绿色环保。

近年来，为了节能和获得更好的性能，变频电机驱动系统已得到广泛应用，其电流应用从大至几百安培，到小至几安培均有。三菱电机在1997年最早推出压注模双列直插式智能功率模块(DIPIPM)，并在白色家电和工业电机变频驱动中得到广泛应用。

DIPIPM作为变频家电功率转换部分的核心元件，它集成了功率器件及其驱动保护芯片，从而大大减少电力损耗达到节能效果。以变频家电为例：变频空调比定速空调节电20-30%%;变频冰箱比常规冰箱节电50%%左右;变频洗衣机比常规洗衣机节电50%%左右，在节水方面，变频洗衣机比常规洗衣机节水30-50%%左右。

HVIGBT模块强调高性能高可靠性

三菱电机针对轨道牵引和大功率工业驱动的需要，特别设计了具有优良性能的HVIGBT模块，尤注重损耗低、额定电流大以及运行结温范围大的特性，同时具备良好的开关控制特性以降低电磁干扰(EMI)。本次推出的三款HVIGBT模块完全符合这些要求，并已经取得国际铁路行业标准(IRIS) 认证。

3300V R系列HVIGBT模块采用LPT(Light Punch-Through)-HVIGBT硅片和软恢复高压二极管硅片的组合，在不影响模块的短路鲁棒性前提下，该新型模块的饱和压降与关断损耗折衷特性得到了25%%的改善。

新型二极管的使用减小了反向恢复电流，且软反向恢复特性维持了现有二极管设计的短路鲁棒性，并具有良好的EMI性能。新的硅片技术大大降低了模块的功率损耗，提高了模块的额定电流，最大额定电流可高达1500A，而过往产品的最大额定电流只有1200A。实验证明，通过调节导通和关断栅极电阻值可以在比较大范围内控制模块的开关特性。

6500V R系列HVIGBT模块，其绝缘耐压高达10.2k V(1分钟交流有效值)。基板材料采用AlSiC，模块的可靠性得到大大提高。一共有3种封装形式，小型，中型和大型。6500V R系列 HVIGBT模块的IGBT硅片具有漏电流小、功率损耗低、安全工作区(SOA)宽的特性，其二极管硅片具有软反向恢复特性、功率损耗低和安全工作区(SOA)宽的特性，从而达至模块的总的功率损耗低，可靠性高。

新的R系列HVIGBT模块还推出4500V R系列，电流分别有1200A和800A。新的R系列HVIGBT模块硅片的运行温度上限由过去的125℃提高到150℃，模块的储存最低温度从过去的-40℃降低到-50℃。

工业用功率模块突出大容量低损耗

此外，三菱电机还展示了四个工业用功率模块系列产品，包括适合可再生能源设备使用的新型PV-IPM和新型MPD系列;其他工业使用的V1系列 IPM和第6代NX 系列IGBT模块。

三菱电机推出的新封装型PV-IPM产品的面积比以前的产品减小了约30%%，为功率变换器的小型化做出贡献。由于它的面积小，特别适合装在室内的家用太阳能发电系统的功率变换器使用，将太阳能电池板的直流电转换成交流电。这款模块也可应用在燃料电池系统的功率变换器，进一步推动再生能源的使用。

根据内置功率硅片的数量，可以将该系列产品分为4单元、5单元和6单元共3种，其对应的电路拓扑结构分别为单相逆变电路、单相逆变加1个升压电路、单相逆变加2个升压电路。额定电流包括50A和75A两个电流等级。

三菱电机的新型MPD系列产品是另一款适合容量大的再生能源设备使用的功率模块。新型MPD系列IGBT模块针对大电流专用的内部结构采用专门的封装，并采用低损耗的第6代IGBT硅片，使得额定电流提升到原MPD系列的1.5倍以上。原MPD系列早在2002年推出，额定电压为1200V，额定电流为1400A的2单元MPD系列IGBT模块。

新型MPD系列CM2500DY-24S的额定电流为2500A，是目前工业用2单元IGBT模块中电流最大的，从而使得利用再生能源发电的系统可以做到更大的容量。同时，为了提高水冷的冷却效率，模块内部的硅片布局空间保持较大余量。这种新品还适用于工业用大容量变频器、不间断电源(UPS)等装置。

这个新型MPD系列产品更能满足发电系统大容量化的需求，切合现时各国政府极力推进风力发电、太阳能发电等利用可再生能源的发电政策。在政府的大力推动下，新能源发电系统已经达到兆瓦级的大规模，对应用于这些发电系统的功率变换装置的容量也比以前大幅提高。

三菱电机现在推出的小型V1系列IPM，则可应用在大功率电机上。它的特性是低损耗，可用于37kw以上的变频器和15kw以上的伺服驱动器等。

新设计的VI系列IPM，功率大且尺寸小，更有效地利用能源。这款频率可调的变频器可广泛使用于工业电机的驱动控制系统。变频器的输出部分普遍采用内置驱动电路、保护电路的功率半导体模块IPM来高速开关电流。

新的V1系列IPM把三菱电机早期的2单元S系列和V系列IPM统一成两种封装，采用CSTBTTM硅片具有低损耗的优点，最优化的集成在硅片上的温度传感器，功率循环能力较以前的产品相比得到显著提高。

电压分别有600V和1200V两个等级，电流从200A/1200V到900A/600V，产品丰富。V1系列IPM使得变频器的功率损耗与传统产品相比降低约20%%(PM300DV1A120与PM300DVA120相比较)。另外，V1系列IPM在每一个硅片上都有温度传感器用于检测温度，与传统产品V系列IPM相比，新的V1系列IPM的温度保护功能得到增强。

三菱电机最新开发的第6代IGBT模块，采用优化载流子存储层的掺杂分布和精细图形工艺的沟槽型IGBT硅片，进一步降低模块的开关和通态损耗。第6代IGBT模块内的续流二极管硅片，由于采用薄膜晶片工艺和扩散技术，这种硅片优化了缓冲层杂质分布和本征层、缓冲层厚度，减小了反向恢复的拖尾电流，并且获得更好的VF和Qrr的折衷关系。

实验表明新型硅片具有足够宽SCSOA和最少10μs的短路承受时间。第6代IGBT模块的NX系列模块采用第6代硅片，最大允许结温可高达175C。 采用第6代NX系列IGBT模块的变频器功率损耗比传统产品的降低约20%%。例如：1200V/150A IGBT模块应用于30kW的变频器，功耗可从200W减少到160W(CM150TX-24S与CM150DX-24A对比)。

第6代NX系列IGBT模块产品丰富，包括1200V和1700V两个电压等级，额定电流从35A到1000A，分别有CIB (Converter Inverter Brake)、七单元、六单元、二单元和一单元模块，共5种电路拓扑。全系列产品采用同一封装平台从而降低了模块的制造成本，使得NX系列IGBT模块的性价比具有不同寻常的竞争力。