變速驅動器 (VSD) 可以非常有效地改變電機扭矩和速度，廣泛用于重載應用，如電機驅動、伺服和加熱、通風和空調 (HVAC)。在采用 VSD 之前，交流輸出電源只能在電網電源的線頻率下施加，在不需要全速時通常使用機械制動。因此，根據需求調節速度不僅可以減少能源使用量，還可以延長電機的工作壽命。有利于實現這一目標的最常見設備形式之一是轉換器-逆變器-制動 (CIB) 模塊。圖 1 顯示了 CIB 模塊的基本輪廓。模塊電路分為三部分；轉換器、逆變器和制動器。這些部分的首字母 – C、I 和 B – 是人們所知的方式。在正常運行期間，轉換器級的輸入（圖 1 中的 R/S/T）從電網汲取三相電源并將交流電源調節為直流電源。

有兩種常用的三相電壓；240V級和400V級；根據電壓幅度，建議使用 650V 級 CIB 模塊或 1200V 級 CIB 模塊。在轉換器級之后，將立即將一個電容器連接到直流總線，以平滑由動態功率使用引起的逆變器電壓紋波。然后逆變器級將直流輸入斬波為交流輸出，為電機供電。這是通過打開和關閉模塊這部分中的 6-IGBT 來實現的。輸出電壓/電流通過脈寬調制控制；該信號被構造為產生以所需速度和方向驅動電機所需的功率。當安森美半導體? 定義 TMPIM 電源模塊的安培額定值時，電流是指逆變器部分中的 IGBT 額定值。作為指導方針，1200V 25A TMPIM CIB 模塊將提供 5kW 電機功率；35A TMPIM 將提供 7.5kW；50A 提供 10kW，最高 15kW 和 20kW。需要注意的是，千瓦輸出額定功率是作為一般規則提供的。如果應用程序使用不同的控制和冷卻設置，則此額定功率可能會有很大差異。

因此，最大輸出功率由電源模塊設計以及模塊的控制和冷卻方式決定。安森美半導體運動控制在線仿真工具有助于選擇最合適的模塊。當電機停止和減速時，其運行切換到再生模式。電機產生的功率被轉移回直流母線電容器。當產生的功率變得過大時，它會過度充電并損壞電容器。在這種情況下，制動 IGBT 開啟，將多余的電流引導至與 IGBT 串聯的外部制動電阻器。這種安排消散了過多的再生能量并將電容器電壓保持在安全水平。

在具有風扇、泵和加熱器驅動器的應用中，在再生功率不顯著的情況下，可以移除制動器。在這種情況下，該模塊稱為 CI 模塊，代表變流器逆變器模塊。

圖 1：Converter-Inverter-Brake (CIB) 模塊的基本配置

電源集成模塊的創新封裝

一般的 CIB/CI 模塊使用凝膠填充包裝，將電源組件封裝在外殼內。這種方法涉及多階段制造過程，但也許更重要的是，它固有地結合了額外的非均質材料層和界面，這會削弱模塊并降低其堅固性。安森美半導體通過開發轉移成型功率集成模塊 (TMPIM) 挑戰了這一規范。顧名思義，所開發的工藝是一種單階段封裝技術，它使用相同的材料創建封裝和圍繞組件的介質。

傳遞模塑工藝消除了對多種材料的需求，包括通常用于容納組件的塑料盒、膠水和圍繞功率器件的密封劑。作為一種整體更高效的制造工藝，傳遞模塑技術的溫度循環性能提高了十倍，這直接導致了效率的提高。這為最終產品的尺寸和形狀提供了更大的靈活性，并提供了更高的可靠性和更高的功率密度。

迄今為止，安森美半導體已采用其 TMPIM 工藝開發和發布了許多針對功率要求在 3.75 kW 至 10 kW 之間的應用的模塊，包括六個具有 25 A、35 A 和 50 A 額定電流的 1200 V CIB 模塊。這些器件采用 DIP-26 封裝外形，包括 CBI 和 CI 變體。現在，安森美半導體將通過 1200 V CBI 模塊擴展其產品范圍，這些模塊可提供 75 A 和 100 A 的電流輸出，并推出一系列額定值介于 35 A 和 150 A 之間的 650 V 模塊。這些設備將能夠涵蓋功率要求高達 20kW 的應用，并提供 QLP 封裝配置文件。DIP-26 封裝在兩側都有端子，而 QLP 是四邊形引線框架封裝，在所有四個側都有端子。

封裝增強提供更高的功率密度

為了適應更高的輸出功率水平，安森美半導體進一步開發了其 TMPIM 工藝，產生了標準和增強版本。增強版采用帶有更厚銅層的高級基板，無需基板，從而使兩種封裝變體的外部尺寸保持相同。這使得制造商可以更輕松地根據他們的電力需求在兩者之間進行遷移。與同類模塊相比，移除底板可使模塊體積減少約 57%，同時與標準 TMPIM 封裝相比，熱導率增加 30%。

圖 2：安森美半導體的標準和增強型 TMPIM 封裝

更長的使用壽命

通過增加所用銅的厚度，封裝具有低熱阻和高熱質量，而先進的基板進一步提高了模塊的可靠性。

如前所述，整個組件，包括芯片、引線框架和鍵合線，都封裝在與形成封裝相同的環氧樹脂中。在 DIP-26 封裝中，CBI 和 CI 模塊共享相同的引腳；在 CI 模塊中，制動端子沒有內部連接。

安森美半導體自己的競爭對手分析表明，使用其傳遞模塑工藝制造的模塊提供十倍的溫度循環和三倍的功率循環改進，同時表現出更好的導熱性和整體效率。

結論

CIB 或 CI 電路中的電源模塊通常用于電機驅動、伺服和 HVAC 應用中的 VSD。隨著通過創新 TMPIM 技術開發功率集成模塊，安森美半導體現在能夠以更小的封裝提供更高的效率和更大的功率密度。

審核編輯：郭婷