英飞凌科技:专注电机驱动三...市场__迎接电机市场新挑战_陈子颖.pdf
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1、 2023.3电子产品世界技术专题电机控制Motor control英飞凌科技:专注电机驱动三大市场 迎接电机市场新挑战陈子颖,朱 桦,李国豪(英飞凌科技)基于对英飞凌 2021 和 2022 财年每季度营收对比来看,自动化和驱动、家电以及电动汽车这三个领域是电机控制系统应用的主要市场增长点。这 3 大电机驱动的支柱可以很好地反映全球电机驱动的发展。根据市场咨询公司分析师的观点以及客户对市场的看法,认为电机驱动在 2023 年的增长相对平稳。电机驱动是功率半导体的重要应用,英飞凌的电机驱动方案覆盖几十瓦到几十兆瓦的各类应用。功率半导体产品包括 IGBT、SiC MOSFET、高性能的 AI 处
2、理器、用于工业 4.0 的无线互联的 Wi-Fi 蓝牙产品、安全芯片、采用 IGBT、MOSFET 和 SiC 的 IPM 智能功率模块和高压大电流晶闸管以及电机驱动芯片 iMOTION 等;应用领域包括大小家电、通用变频器、伺服驱动等比较通用的工厂自动化设备、机车牵引、电动汽车等。在应用层面上,英飞凌从家电到工业以及高端的变频器等领域的产品也是全覆盖的,其中家电类增加比较快的有高效制热的技术热泵和变频类的大家电。就家电领域进行细化,到 2024年,家用空调变频率会达到99%,洗衣机以及电冰箱变频率也会逐年提高,到 2024 年也有 94%和 75%(一共有 6 亿多台),未来从家电市场的增长
3、率以及家电变频率的增长来看,其潜力相当巨大。英飞凌也对市场工业驱动的增长率进行预测,涨幅为 4.8%。1 数字控制解决方案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图 英飞凌电机控制
4、相关业务对比2ELECTRONIC ENGINEERING&PRODUCT WORLD 2023.3$技术专题Motor control电子产品世界电机控制定向控制(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。英飞凌还面向电机控制应用提供微控制器(MCU)产品。主要优势包括以下几点。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
5、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
6、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
7、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。2 电机系统中的功率单元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
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