革新GaN IPM技术：引领高压电机驱动系统进入新时代
在当今能效需求日益增长的时代背景下，家电及HVAC系统的设计师们正全力以赴地追求更高的能效标准。与此同时，他们也积极响应消费者对可靠、静音、紧凑且经济实用的系统的期待。市场上的主要设计挑战在于，如何在不增加系统成本的前提下，设计并开发出更为小巧、高效且经济适用的电机驱动器。这一挑战要求设计师们不断创新，以实现能效与实用性的完美结合。
基于以上背景，德州仪器（TI）再次走在行业前沿，通过其最新发布的DRV7308氮化镓（GaN）智能功率模块（IPM），为高压电机驱动系统带来了革命性的改变。近日，德州仪器在发布会上，详细介绍了这款具有非凡意义的产品，并展示了其如何助力设计人员在满足能效标准的同时，满足消费者对高效、可靠、静音、小巧且经济实惠的系统的需求。
氮化镓技术引领潮流
氮化镓（GaN）作为第三代半导体材料，因其优异的电子迁移率和耐高压特性，正逐步成为功率半导体领域的新宠。德州仪器此次发布的DRV7308氮化镓智能功率模块，集成了六只氮化镓FET，相较于传统的IGBT和MOSFET解决方案，显著提高了系统效率，减少了功率损耗，并改善了电机驱动系统的发热问题。
值得注意的是，德州仪器的GaN IPM不是简单地把氮化镓和传统的 IGBT集成一个IPM。据介绍，德州仪器把六只氮化镓和驱动及保护做成了新型的GaN IPM，也就是说以前的 IPM 通常是由 IGBT 或 MOSFET 来做的，但是 TI 带来的是集成氮化镓的新型智能功率模块。
在图中，红线代表TI的氮化镓功率模块的效率，而绿线则显示了IGBT模块的效率。在250W的系统效率测试中，我们发现使用氮化镓智能功率模块的电机逆变器在不同负载下，效率提升了1.9%至2.6%。值得注意的是，IGBT电路板需要额外的散热器才能达到其最高工作效率97.2%，而TI的氮化镓IPM不仅效率更高，而且无需额外散热器。
通过一个实例来强调这种效率提升的重要性。对于暖风空调系统，新的SEER评级标准提高到了14，这要求系统效率至少达到85%，而旧标准仅为80%。通过使用DRV7308的99%高效率，我们可以轻松满足新标准下的85%整体效率要求，且无需增加电机的成本。或者，我们还可以在保持效率不变的同时，选择成本更低的电机，因为在这类应用中，电机成本在系统总成本中占比较大。这种效率提升不仅满足了更高的能效标准，还有助于降低系统成本，提升整体性能。
据德州仪器系统工程师张宏亮介绍，DRV7308通过优化导通和开关损耗，实现了99%以上的逆变器效率，远胜于现有的IGBT和MOSFET解决方案。此外，氮化镓器件的低死区时间和低传播延迟特性，支持更高的脉宽调整开关频率，减少了听觉噪音和系统振动，为用户带来了更加安静和舒适的使用体验。
降本增效新选择
随着全球范围内能效标准的日益严格，家电、暖风空调系统和工业驱动器等领域对高效、节能的电机驱动系统的需求日益增长。德州仪器的DRV7308氮化镓智能功率模块正是为了满足这一市场需求而诞生的。通过采用氮化镓技术，DRV7308不仅提高了系统的效率，还降低了系统的成本，使得设计人员在满足能效标准的同时，能够更好地满足消费者的需求。
DRV7308氮化镓智能功率模块不仅具有出色的效率，还具备紧凑的尺寸和卓越的可靠性。其业内较小的封装尺寸（12*12毫米）以及无需外部散热器的设计，使得电机驱动逆变器的印刷电路板尺寸缩减高达55%，大大节省了板面和空间。同时，DRV7308的高集成度和高效率减少了电机和驱动器的发热，提高了系统的整体可靠性，并延长了使用寿命。
此外，DRV7308还具备每个氮化镓FET的短路保护功能及电机驱动器的二级电流保护功能，进一步提高了系统的可靠性。这些特点使得DRV7308成为设计高效、可靠、静音、小巧且经济实惠的电机驱动系统的理想选择。
德州仪器的DRV7308氮化镓智能功率模块的发布，标志着氮化镓技术在高压电机驱动系统领域的应用迈出了重要的一步。随着技术的不断进步和市场的不断扩展，氮化镓技术将在更多领域得到应用，为行业的发展带来更多的机遇和挑战。
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