可變速驅動（VSD）可以非常高效地改變馬達的扭矩和速度，並廣泛用於諸如馬達驅動、伺服和暖通空調（HVAC）等重載應用中。 在採用VSD之前，交流輸出功率只能以電網電力的交流頻率施加，通常在不需要全速時使用機械制動。 因此，根據需求調節速度不僅可以減少能耗，而且可以延長馬達的使用壽命。 實現此目的最常見的一種元件是轉換器-逆變器-制動（CIB）模組。 圖1顯示了CIB模組的基本輪廓。 該模組電路包含3部分： 轉換器，逆變器和制動器。CIB的名字由這些元件的首字母-C，I和B而得來。 在正常運行期間，轉換器級的輸入（圖1中的R / S / T）從電網汲取三相功率，並將交流電調節為直流電。
有兩種常用的三相電壓: 240 V級和400 V級;根據電壓大小，建議使用650 V CIB模組或1200 V CIB模組。轉換器級之後，將立即將電容器連接到直流匯流排，以消除由使用動態功率引起的來自逆變器的電壓紋波。然後，逆變器級將DC輸入斬波為AC輸出來為馬達供電。這可以通過導通和關斷模組此部分中的6-IGBT來實現。輸出電壓/電流通過脈寬調製控制；訊號被構造為產生所需的功率以所需速度和方向驅動馬達。當安森美半導體定義TMPIM電源模組的安培額定值時，電流是指逆變器部分中的IGBT額定值。作為參考，一個1200 V 25 A TMPIM CIB模組將提供5 kW的電動機功率。 35 A TMPIM將輸出7.5 kW; 50 A可提供10 kW，15 kW和20 kW的功率。重要的是要注意，通常提供千瓦輸出功率額定值。如果應用使用不同的控制和冷卻設置，則此額定功率可能會有很大變化。
因此，最大輸出功率由功率模組的設計以及如何控制和冷卻模組來定義。 安森美半導體的運動控制線上仿真工具可幫助您選擇最合適的模組。 當馬達停止和減速時，其運行會切換到再生模式。 馬達產生的功率被轉移回直流匯流排電容器。 當產生的功率過大時，會過度充電並損壞電容器。 在這種情況下，制動IGBT導通，將多餘的電流引至與IGBT串聯連接的外部制動電阻器。 這種佈置會耗散過多的再生功率，並使電容器電壓保持在安全水準。
在含風扇、泵和加熱器驅動的應用中，再生功率不顯著，可以移除制動器。 在這種情況下，該模組稱為CI模組，它代表轉換器逆變器模組。
圖1：轉換器-逆變器-制動器(CIB)模組的基本架構
創新的封裝用於功率集成模組
通用CIB / CI模組使用凝膠填充封裝，將功率組件封裝在外殼內。 這種方法涉及一個多級製造工藝，但也許更重要的是，它固有地結合了不均勻材料和介面的額外層，這會削弱模組並降低其魯棒性。 安森美半導體開發壓鑄模功率集成模組（TMPIM）挑戰這一規範。 顧名思義，開發的工藝是一種單級封裝技術，可以用相同的材料創建封裝和包圍組件的介質。
壓鑄模工藝消除了對多種材料的需求，包括通常用於容納組件的塑膠盒，膠水和包圍功率元件的密封劑。 除了整體上更高效的製造工藝外，壓鑄模還能提供十倍的溫度迴圈，從而直接提高能效。 這為最終產品的尺寸和形狀提供了更大的靈活性，並提供了更高的可靠性和功率密度。
迄今為止，安森美半導體已採用其TMPIM工藝開發和發佈了許多模組針對功率要求在3.75 kW至10 kW之間的應用，包括六個額定電流分別為25 A，35 A和50 A的1200 V CIB模組。 這些元件採用DIP-26封裝，包括CBI和CI變體。 現在，安森美半導體將擴展其產品系列，提供75 A和100 A電流輸出的1200 V CBI模組，並推出一系列額定電流在35 A和150 A之間的650 V模組。 這些元件將能夠滿足功率要求高達20 kW的應用，並採用QLP封裝配置。 DIP-26封裝的兩側都有端子，而QLP是四邊形的引線框架封裝，所有四個側面都有端子。
封裝增強帶來更高的功率密度
為了適應更高的輸出功率水準，安森美半導體進一步開發了其TMPIM工藝，推出了標準版和增強版。 增強版本採用了先進基板，具有較厚銅層，從而無需底板，使兩種封裝的外形尺寸保持不變。 這使製造商根據其功率需求在兩者之間進行遷移更為簡單。 移除底板比相當的模組減少約57％的體積，同時比標準的TMPIM封裝提高30％熱導率。
圖2：安森美半導體的標準板和增強板TMPIM封裝
更長的使用壽命
通過增加所用銅的厚度，封裝具有較低的熱阻和較高的熱品質，而先進的基板進一步提高了模組的可靠性。
如前所述，整個組件，包括晶片、引線框架和焊線，都封裝在形成封裝的相同的環氧樹脂中。 在DIP-26封裝中，CBI和CI模組都有相同的引腳分配。 在CI模組中，制動端子沒有內部連接。
安森美半導體自身的競爭對手分析表明，使用其壓鑄模工藝製造的模組可提供高十倍的溫度迴圈，高3倍的功率迴圈，同時具有更好的導熱性和整體能效。
總結
在馬達驅動、伺服和HVAC應用中，VSD通常採用CIB或CI電路的電源模組。 安森美半導體通過創新的TMPIM技術開發功率集成模組，現在能夠以更小的封裝提供更高的能效和功率密度。
