英飞凌科技：专注电机驱动三大市场 迎接电机市场新挑战

图 英飞凌电机控制相关业务对比

    英飞凌面向电机控制系统可提供iMOTION 数字控制芯片技术。它是专用的电机驱动芯片，运用英飞凌公司长期积累的系统级know-how（诀窍），可以在单芯片上完成单电阻采样、无传感器的双电机控制和PFC 控制。客户无需进行电机控制编程，开发简单、研发周期短。主要应用于以变频家电为主的各种电机驱动，控制对象包括压机，风机，水泵以及通用电机。iMOTION 是一款用于调速驱动器的高度集成的产品系列，使用直流母线电流检测或使用桥臂电流检测，集成了无传感器磁场定向控制(FOC) 所需的所有控制以及模拟接口功能。在整个产品系列中，SmartIPM 子系列实现了最高层次的集成。MCE、微控制器、栅极驱动器和三相逆变全桥都集成在1 个无引脚的封装元件上，构成了1 个完整的逆变器系统。

    1）英飞凌在MCU 方面拥有丰富的产品线，包括PSoC 和XMC，可以全面覆盖从家电到工业控制的电机驱动应用。

    2）从应用的角度来看，英飞凌支持小家电、白色家电和工业应用的电机驱动，以及包括医疗在内的特殊场景使用的电机驱动，还包括商用车的电机驱动等，涵盖的范围非常广泛。

    3）从方案角度来看，英飞凌在中国有成熟的方案团队，可以为客户提供整套解决方案，以满足消费家电和工业应用电机驱动的要求，包括伺服驱动和变频器等。

    4）英飞凌可以直接为客户提供量产级的应用软件支持，同时可以把量产级的软件放在评估板上进行评估，从而帮助客户在他们的系统上进一步实现更出色的性能。

    随着电机驱动的应用场景越来越广泛，其对数字控制的要求就会更高。从微控制器的角度来讲，PSoC、XMC算力和外设性能的不断提升，可以在软件控制端、系统控制端驱动变频化的上升，这样可以推动电机从老一代定频驱动走向变频驱动，有助于在系统层面大幅度提升电机驱动能效。微控制器配合英飞凌的IGBT 或者碳化硅功率器件共同使用，可以从硬件层面实现系统级的最高效率。英飞凌基于自身先进的工艺和长期累积的开发经验，可以提供这种高性价比的产品。此外，高端的电机驱动需要支持更多专用的功能，比如需要支持更多的工业通信总线协议，需要支持更快的电动采样系统等。

    对于更复杂的电机驱动系统，英飞凌可提供基于自身MCU产品的高效率电机启动算法以及FOC算法给客户参考。然后，客户可以参考英飞凌的方案来设计和开发他们自己的产品。此外，英飞凌还在开发更高效率的电机驱动算法，以匹配和支持即将发布的、拥有更高算力的下一代MCU 产品，使整个系统的数字控制部分的效率得以进一步提升。

    英飞凌为电机驱动应用在Easy、Econo 等模块封装里建立了IGBT7 全系列产品。IGBT7 是继IGBT4 上市后一个重要的产品，它采用微沟槽技术，损耗比IGBT4低，而且允许过载时的工作结温达175 ℃，这样定义产品符合应用实际需求。IGBT7 的高功率密度使得应用系统的功率密度也大幅提高。譬如汇川技术采用IGBT7的伺服驱动SV660 1 kW，比采用IGBT4 的上一代产品IS620 体积减小39%。TRENCHSTOP IGBT7 和EC7 二极管技术是基于最新的微沟槽技术，使得器件损耗大幅降低，并具有更高可控性。该芯片特别针对工业电机驱动应用和太阳能逆变器应用进行了优化，使得器件静态损耗大幅降低，功率密度更高，同时开关软度提高。

    碳化硅对电机驱动可带来3 个优势，首先是功率密度的提高，其次可以采用自然冷却，也奠定的高速电机驱动发展的基础。SiC MOSFET 技术的诞生，使得1 200V以上也有了高速功率开关器件。而硅MOSFET主要应用在650V及以下的中低压功率领域。除高速开关特性之外，碳化硅还具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率等特点，尤其适合对高温、高功率密度、高压、高频以及抗辐射等恶劣条件要求较高的应用。功率密度是器件技术价值的另一个重要方面。SiC MOSFET芯片面积比IGBT小很多， 譬如100 A1 200 V 的SiCMOSFET 芯片大小大约是IGBT 与续流二级管之和的五分之一。因此，在电机驱动中应用中，SiC MOSFET的价值能够得到很好的体现，其中包括650 V SiC MOSFET。1 200 V SiC MOSFET 是高速开关器件，可以使一些应用电路的拓扑得以大大简化，提高系统功率密度，降低成本。

    同时碳化硅也催生了封装技术的进步，比如应用于碳化硅单管的点XT 技术和采用氮化铝DCB 的Easy 系列功率模块。由于碳化硅芯片的成本很高，为了提高其输出能力，散热就会变的至关重要，所以需要利用更新的封装技术来实现更好的散热，进而提升碳化硅的利用率，使系统的功率密度更高更紧凑。

    在电机控制系统中，传感器为马达转动以及定位提供精准感测，马达震动异常监测，以及在生产线中精准定位信息。传感器采集到的数据能够提供预测性维护功能，减低甚至避免异常组件对生产线进程的影响。就无传感器的电机而言，英飞凌会针对启动时间、各种应用场景下的启动状态、以及检测和控制等各个方面对算法进行优化，从而提高控制效率，让整个系统的运行变得更加稳定。英飞凌正在开发下一代用于边缘计算和AI控制器的MCU。第一，该MCU 产品可以在智能化的趋势下，利用边缘计算集成的特点来优化在电机驱动端对AI 算法有需求的应用的支持。第二是从传感或者工业4.0 浪潮下数据采集的角度来看，英飞凌拥有高性能的蓝牙产品、Wi-Fi 产品、以及蓝牙和Wi-Fi 二合一产品，这些无线连接产品可以和传感器一起组成1 个数据传输系统，通过无线连接的方式更加智能化地实时传输整个系统的数据，进而提高提升整个电机系统的效率和能效。