憑借20多年的現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和多達(dá)4600萬件的現(xiàn)場使用量，MiniSKiiP已經(jīng)成為中、低功率電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)平臺。
2017年，MiniSKiiP迎來了20歲的生日。2019年，賽米控展示了它的創(chuàng)新能力，將最新的第7代IGBT芯片引入MiniSKiiP產(chǎn)品，在功率密度和性能上為中、低功率電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用樹立了一個新的標(biāo)準(zhǔn)。2020年，MiniSKiiP再次成為焦點(diǎn)。為了進(jìn)一步擴(kuò)充產(chǎn)能，賽米控在中國新增MiniSKiiP生產(chǎn)線，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
賽米控中國 MiniSKiiP 新生產(chǎn)線
2020年4月6日，賽米控中國MiniSKiiP新生產(chǎn)線正式量產(chǎn)！MiniSKiiP新產(chǎn)線項目從擴(kuò)大廠房，引進(jìn)安裝新的自動化生產(chǎn)設(shè)備，對生產(chǎn)人員進(jìn)行集中培訓(xùn)，經(jīng)歷了18個月的時間�，F(xiàn)在，MiniSKiiP第4號生產(chǎn)線已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)。新生產(chǎn)線將首先生產(chǎn)應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動的產(chǎn)品型號。接下來，賽米控將把太陽能和儲能系統(tǒng)相關(guān)的產(chǎn)品型號轉(zhuǎn)移到中國生產(chǎn)。MiniSKiiP在中國的新生產(chǎn)線將進(jìn)一步確保供應(yīng)鏈的安全，為中國客戶提供更為快速的交付服務(wù)。
MiniSKiiP 產(chǎn)品理念
MiniSKiiP產(chǎn)品的設(shè)計特點(diǎn)是在負(fù)載和門極端子中使用易于裝配且便于維護(hù)的彈簧連接。相較于需要昂貴的焊接設(shè)備、焊接過程費(fèi)時的傳統(tǒng)焊接模塊，MiniSKiiP組裝無需任何特殊工具，僅使用一到兩個螺絲連接，一步便可組裝好印刷電路板（PCB）、功率模塊和散熱片。
圖1：MiniSKiiP裝配示意圖
圖2：MiniSKiiP系列封裝
MiniSKiiP可以提供電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用的所有拓?fù)洌鏑IB(變流器-逆變器-制動器，即整流器、電機(jī)逆變器和制動斬波器)和帶有獨(dú)立整流器和制動斬波器模塊的三相全橋，實(shí)現(xiàn)了從0.4kW到110kW輸出功率的完全可擴(kuò)展的變頻器設(shè)計。相關(guān)電壓等級包括：600V/650V、1200V和1700V，支持200VAC、400VAC甚至690VAC電壓等級的電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用。在整流器方面，設(shè)計者可以選擇不控、半控或者全控晶閘管模塊。
在整個功率和電壓范圍內(nèi)，MiniSKiiP的易安裝和擴(kuò)展性都可以給客戶帶來成本優(yōu)勢。另一個顯著的優(yōu)勢在于產(chǎn)品的品質(zhì)保證，每一個MiniSKiiP出廠時都經(jīng)過100%的電氣測試。
MiniSKiiP 結(jié)合第七代IGBT芯片
與前幾代芯片相比，第7代IGBT芯片具有四個主要優(yōu)勢。第一，第7代IGBT芯片改善了濕度的魯棒性從而提高了可靠性；其次，它降低了傳導(dǎo)損耗(Vce,sat)；再者，新一代的芯片具有更強(qiáng)的過載能力；最后，顯而易見的是，它的物理芯片尺寸縮小了。
得益于第7代IGBT更小的芯片尺寸，我們現(xiàn)在可以在相同的模塊封裝中配置更大額定電流的芯片。它給我們提供了兩種產(chǎn)品設(shè)計的選擇：可以在更小的芯片區(qū)域?qū)崿F(xiàn)相同的電流額定值，或者在相同的芯片區(qū)域增加電流額定值。比如，與前一代芯片 IGBT 4相比， MiniSKiiP 1200V三相全橋模塊的最大額定電流是150A，現(xiàn)在應(yīng)用第7代IGBT芯片，最大額定電流可以達(dá)到200A。當(dāng)然，原有的150A版本依然保留。
第7代IGBT的導(dǎo)通損耗較低，開關(guān)損耗與IGBT 4相近，總體而言芯片的損耗是降低的。但是，第7代IGBT芯片體積更小，相應(yīng)的熱阻Rth(j-s)會變高，散熱效果會變差。盡管熱阻變高，但低損耗帶來的優(yōu)勢更為顯著。更小的損耗使得效率明顯提升且降低了散熱器的設(shè)計成本，這些優(yōu)勢足以彌補(bǔ)熱阻變高的缺陷。
第7代IGBT芯片是專為電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用而設(shè)計，與上一代芯片IGBT 4相比，性能和特性高下立見。圖3顯示了在100A輸出電流的工況下，不同芯片功率損耗與PWM頻率之間的關(guān)系。IGBT 7的功率損耗明顯低于IGBT 4：150A模塊在2kHz時，IGBT 7的功率損耗比IGBT 4低15%（12W)，200A模塊則低24%（19W）。
圖3：不同IGBT芯片損耗與PWM頻率的關(guān)系
較低的功率損耗可以為系統(tǒng)設(shè)計者帶來不同的設(shè)計選擇：增加負(fù)載電流或提升PWM開關(guān)頻率。在100A輸出電流的工況下，使用IGBT 4，系統(tǒng)開關(guān)頻率只能做到3.9kHz。但是使用相同電流規(guī)格的IGBT 7，系統(tǒng)開關(guān)頻率可以達(dá)到4.5kHz。如果使用更大電流等級的IGBT 7芯片，可以實(shí)現(xiàn)5.6kHz的開頻率（圖4）。限制因素是IGBT芯片允許的150℃連續(xù)工作的最大建議結(jié)溫。第二種設(shè)計方案是在2kHz 開關(guān)頻率下，將模塊的連續(xù)負(fù)載電流從115A增加到122A（使用150A IGBT 7芯片），甚至增加到138A（使用200A IGBT 7芯片）。
圖4： 不同IGBT結(jié)溫與PWM頻率的關(guān)系
出于安全因素的考慮，IGBT 4并不建議在超過150°C結(jié)溫時使用，因?yàn)樵谶@種情況下，一旦出現(xiàn)過流情況，產(chǎn)品可能會失效。然而，第7代IGBT芯片的暫態(tài)結(jié)溫可以達(dá)到175°C，且持續(xù)一分鐘。在用150A第7代IGBT芯片取代150A的IGBT 4芯片的三相全橋MiniSKiiP模塊中，一分鐘內(nèi)過載系數(shù)為1.12。如果使用200A第7代IGBT芯片，甚至可以達(dá)到1.14的過載系數(shù)。
圖5： 最大持續(xù)過載電流Tj, IGBT
結(jié)論
功率密度大師MiniSKiiP利用最新一代IGBT 7芯片和久經(jīng)考驗(yàn)的賽米控封裝技術(shù)，使其性能更上一層樓。賽米控中國MiniSKiiP新生產(chǎn)線，將為中國客戶提供更為快速的交付服務(wù)，進(jìn)一步確保了供應(yīng)鏈的安全。MiniSKiiP為大規(guī)模和可擴(kuò)展的電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用提供了完美的解決方案。
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