第13讲：超小型全SiC DIPIPM
在Si-IGBT的DIPIPM基础上，三菱电机开发了超小型全SiC DIPIPM，保持相同的封装及管脚配置。本文带你一览超小型全SiC DIPIPM的优势。
三菱电机从1997年开始将DIPIPM产品化，广泛应用于空调、洗衣机、冰箱等白色家用电器，以及通用变频器、机器人等工业设备。本公司的DIPIPM功率模块采用压注模结构，由功率芯片和具有驱动及保护功能的控制IC芯片组成。通过优化功率芯片和控制IC，预先调整了开关速度等特性。搭载驱动电路、保护电路、电平转换电路的HVIC（High Voltage IC），可通过CPU或微机的输入信号直接控制，通过单电源化和消除光耦来减小电路板尺寸，并实现高可靠性。另外，内置BSD（Bootstrap Diode），可减少外围元件数量。因此，DIPIPM使逆变器外围电路的设计变得更加容易，有助于客户逆变器电路板的小型化和缩短设计时间。
近年来，随着全球环境保护意识的提高，节能技术在世界各国越来越受到重视，变频技术的应用范围也相应扩大。例如，在空调设备行业，世界各国都制定了节能标准，预计今后将进一步加强限制值。本公司为了应对白色家电等小容量逆变器单元的进一步节能化，以本公司此前积累的DIPIPM技术为基础，于2016年产品化了“超小型全SiC DIPIPM”。图1为产品外观，图2为内部结构图。
图1：产品外观
图2：内部结构图
超小型全SiC DIPIPM采用6个SiC-MOSFET构成三相逆变桥，HVIC和LVIC（Low Voltage IC）负责驱动和保护SiC-MOSFET。利用BSD和外接电容，与目前搭载Si-IGBT的DIPIPM一样，可以单电源驱动。此外，HVIC可将温度信息以模拟电压信号输出，有助于提高逆变器系统的功能安全性。图3显示了超小型全SiC DIPIPM的内部电路图。
图3：内部电路图
超小型全SiC DIPIPM上搭载的SiC-MOSFET，采用本公司开发的独特栅极氧化膜形成工艺和新型元胞缩窄技术，实现了低导通电阻和高阈值电压。与搭载Si-IGBT的本公司原有产品“超小型DIPIPM Ver.6”系列相比，实现了功率损耗约70%以上的大幅度降低。
图4：功率损耗对比
该产品的主要特点如下：
• 搭载SiC-MOSFET，降低导通电阻，与传统产品相比，功率损耗降低70%以上（图4）；
• 通过降低反向恢复电流可实现低噪声系统（图5）；
• 搭载高Vth SiC-MOSFET专有技术，栅极驱动无需负偏置电压；
• 确保与以往产品相同封装及管脚配置的兼容性；
• 电流额定值15A、25A/600V；
• 内置保护功能，可实现SiC MOSFET的安全稳定工作；
图5：噪声对比
自2016年以来，超小型全SiC DIPIPM已经在市场上取得了良好的业绩记录，主要用于空调设备。本公司今后将继续扩充搭载SiC-MOSFET的DIPIPM产品阵容，并适当开发适合市场需求的产品。从而支持白色家电和工业设备等小容量逆变器设备的节能化，为保护地球环境做出贡献。
