三菱电机：历程九十载，演绎新技术

2011年06月25日16:33:49 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

三菱电机携多款新产品参加了今年的PCIM亚洲展2011。在三菱电机机电（上海）有限公司的记者招待会上，三菱电机功率半导体制作所所长西村隆司先生与媒体分享了当前的功率模块市场情况、日本大地震的影响、中国市场策略（风力和太阳能、变频家电、混合动力汽车和纯电动汽车）及三菱电机的发展大计。

专攻功率器件，成绩斐然

西村隆司先生首先介绍了三菱电机功率器件业务在组织结构。三菱电机创立于1921年，是全球知名的综合性企业集团。在较新的《财富》500强中榜上有名。作为一家技术主导型的企业，三菱电机拥有多项领先技术，并凭强大的技术实力和良好的企业信誉在全球的电力设备、通信设备、工业自动化、电子元器件、家电等市场占据着重要的地位。

90多年来，三菱电机一直在功率领域独树一帜。其功率器件始于1956年开发的高功率二极管，后来又开发了大功率晶闸管、IGBT专利、晶体管模块、GTO等等；1989年，三菱进入了IGBT模块时代，至今已经开发出第六代IGBT模块；也是在1989年，三菱电机发明了IPM（智能功率模块），并于第二年大规模生产；此后又开发了牵引用HV-IPM、高性能变频器ASIPM、牵引用有源钳位MVIPM、家用逆变器H/A及车用DIPIPM、车用EVIPM、功率因数调整用DIPPFC^TM、1200V的DIPIPM^TM、太阳能发电PV-IPM、集成碳化硅FWD的DIPIPM^TM等。

三菱电机半导体产品在电机控制、电源和白色家电应用中帮助客户实现了变频、节能和环保需求。三菱电机机电（上海）有限公司更把弘扬国人智慧，开创机电新纪元视为责无旁贷的义务与使命，凭借优越的技术与创造力推动着产业的发展，促进了社会繁荣。

变频家电、可再生能源、新能源汽车应用一个不少

家电变频技术

三菱电机一直致力开发新技术。在PCIM 2011亚洲展上，三菱电机向参观者介绍了其出色的家电变频技术，包括受业内欢迎的第4代DIPIPM^TM（双列直插式智能功率模块）模块PS219AX系列和正在开发的第5代超小型DIPIPM^TM，向参观者推介更低耗能、成本、和噪音的变频家电节能技术。

第5代超小型DIPIPM^TM采用第6代全栅型CSTBT^TM硅片，硅片结温较高可达150℃，且模块内下桥臂控制芯片带有温度模拟量输出功能，可以更好的监控模块的温度，从而提高系统的可靠性。

去年推出的第4代DIPIPM^TM模块PS219AX系列，为用户实现了“三低”，即更低耗能、成本、和噪音，因而备受推荐。它采用了全栅型CSTBT^TM硅片，获得了优化的饱和压降与关断损耗的折衷关系，从而很好地降低变频设备的能量损耗。

模块内置自举二极管可减小客户开发的外围器件数目，降低整个系统的成本；模块内HVIC的自举电源电流从0.55mA减少到0.1mA，从而降低了自举电源的损耗并为客户节约了自举电容的成本。

另外，PS219AX系列DIPIPM^TM模块的死区时间由以前的1.5ms减小到1ms，有效地降低了电机的噪声。目前，已开发出的PS219AX系列DIPIPM^TM模块的电压等级是600V，电流有5A、8A、10A和15A。

第4代DIPIPM^TM也是历来产品中端子形状较为丰富的，完全满足各种变频系统基板的实际安装要求。第4代大型封装的DIPIPM^TM额定值可达75A/600V和35A/1200V，采用了全栅型CSTBT^TM硅片、优化的驱动IC以及导热性能优异的绝缘薄膜。不仅能用于柜式变频空调，还可满足工业变频应用，它必将为变频系统的进一步小型化做出卓越的贡献。此外，第4代DIPIPM^TM整体无铅化，完全符合欧洲的RoHS指令，真正做到绿色环保。

第4代DIPIPM^TM模块PS219AX系列

近年来，为了节能和获得更好的性能，变频电机驱动系统已得到广泛应用，其电流应用由几百安培至几安培均一一俱备。三菱电机在1997年较早推出压注模双列直插式智能功率模块（DIPIPM^TM），并在白色家电和工业电机变频驱动中得到广泛应用。

DIPIPM^TM作为变频家电功率转换部分的核心元件，它集成了功率器件及其驱动保护芯片，从而大大减少电力损耗达到节能效果。以变频家电为例：变频空调比定速空调节电20-30%；变频冰箱比常规冰箱节电50%左右；变频洗衣机比常规洗衣机节电50%左右，在节水方面，变频洗衣机比常规洗衣机节水30-50%左右。

先进的汽车用功率半导体模块

三菱电机向参观者介绍了汽车用J系列EV-IPM和J系列EV T-PM，高性能、超可靠、低损耗的汽车用功率半导体模块吸引了广大观众。

受到近几年环保意识提高的影响，混合动力汽车和电动汽车等市场不断扩大。由于对汽车有着很高的安全性要求，因而对用于汽车马达驱动的功率半导体模块，也要求其具有超出普通工业用途的可靠性。

三菱电机引领业界之先，于2004年采用以硬质树脂封装功率半导体硅片的压注模封装技术，生产出可靠性高且无铅化的汽车用功率半导体模块。这次，三菱电机又推出了新的汽车用功率半导体模块J系列EV-IPM和J系列EV T-PM。

J系列EV-IPM采用第5代LPT- CSTBT^TM硅片技术，模块内硅片上集成电流和温度传感器，杂散电感低。模块采用自1997年以来已成功量产的先进制造工艺，实施从模块材料到零件与生产履历的硅片级可追溯性管理，满足ELV汽车的安全规格。目前开发中的J系列EV-IPM产品的电流电压等级分别有：300A/600V、600A/600V、150A/1200V和300A/1200V。

J系列EV-IPM

J系列EV T-PM采用低损耗的第5代至第6代LPT- CSTBT^TM硅片技术，模块内硅片上集成电流和温度传感器。模块内部构造不同于以往用铝电线连接功率半导体硅片和主端子，而是采用DLB构造，成功将主端子延长，使之直接与功率半导体硅片焊接。利用DLB构造提高了模块的可靠性。

此外，模块采用2合1压注膜封装技术，使得模块内的配线电阻和电感得到减小，从而降低了模块的损耗。模块实施从模块材料到零件与生产履历的硅片级可追溯性管理。满足ELV汽车安全规格，确保用于汽车的质量与产品寿命。目前开发的J系列EV T-PM产品的电流电压等级分别有：300A/600V，600A/600V和300A/1200V。

推进新能源发电应用

三菱电机较新开发的Smart-1系列IGBT模块首度PCIM 2011亚洲展中亮相，连同其大受市场欢迎的V1系列IPM、新型PV-IPM和新型MPD系列模块，向参观者展示其强大的变频工业技术，为客户提供面积更小、损耗更低、和容量更大的功率模块。

三菱电机的较新开发的 Smart-1系列IGBT模块，采用第6代CSTBT^TM硅片技术和自动压接装配技术。模块的饱和压降低，功率损耗低，且硅片结温可高达175°C，硅片运行温度较高可达150℃。

Smart-1系列IGBT模块主要应用于工业变频电机驱动和伺服驱动，已开发出的模块电路拓扑有两种，一种是集成整流、逆变、制动的CIB（Converter Inverter Brake），另一种是6合1模块。其中，CIB模块的电流/电压等级有15A至35A/1200V，6合1模块的电流/电压等级有25A至50A/1200V。

Smart-1系列IGBT模块

近年来为了更有效的利用能源，频率可调的变频器广泛使用于工业电机的驱动控制系统。变频器的输出部分普遍采用内置驱动电路、保护电路的功率半导体模块IPM来高速开关电流。因此需要损耗低、功率大且尺寸小的IPM。

三菱电机在1998年推出工业用2单元V系列IPM。现在推出大功率电机用的低损耗小型V1系列IPM，可用于37kw以上的变频器和15kw以上的伺服驱动器等。新的V1系列IPM把三菱电机早期的2单元S系列和V系列IPM统一成两种封装，采用CSTBT^TM硅片具有低损耗的优点，较优化的集成在硅片上的温度传感器，功率循环能力较以前的产品相比得到显著提高。电压分别有600V和1200V两个等级，电流从200A/1200V到800A/600V，产品丰富。V1系列IPM使得变频器的功率损耗与老产品相比降低约20%（PM300DV1A120与PM300DVA120相比较）。另外，V1系列IPM在每一个硅片上都有温度传感器用于检测温度，与老产品V系列IPM相比，新的V1系列IPM的温度保护功能得到增强。

V1系列IPM模块照片小型封装和大型封装

为了抑制地球暖化，现在极力推进利用自然能源的太阳能发电系统。住宅用的太阳能发电系统将太阳能电池板的直流电转换成交流电。由于调整电压的功率变换器安装在室内，所以需要功率变换器的尺寸尽可能的小。三菱电机推出的新封装型PV-IPM使得太阳能发电系统的功率变换器小型化得以实现。

该新型模块在燃料电池系统等的功率变换器中也可以使用。新品的面积比以前的产品减小了约30％，从而为功率变换器的小型化做出贡献。根据内置功率硅片的数量可以将该系列产品分为4单元、5单元和6单元共3种，其对应的电路拓扑结构分别为单相逆变电路、单相逆变加1个升压电路、单相逆变加2个升压电路。额定电流包括50A和75A两个电流等级。

新型PV-IPM和PV-DIPIPM

为了减少二氧化碳排放，抑制地球暖化，现在极力推进风力发电、太阳能发电等利用自然能源的发电系统。近来，新能源发电系统已经达到兆瓦级的大规模，对应用于这些发电系统的功率变换装置的容量也比以前大幅提高。

三菱电机在2002年推出了额定电压为1200V，额定电流为1400A的2单元MPD系列IGBT模块，它可用于兆瓦级的功率变换装置。今天，为了满足发电系统大容量化的需求，我们推出New-MPD系列的产品。除此以外，这种新品还适用于工业用大容量变频器、不间断电源（UPS）等装置。

New-MPD系列IGBT模块针对大电流专用的内部结构采用专门的封装，并采用低损耗的第6代IGBT硅片，使得额定电流提升到原MPD系列的1.5倍以上。CM2500DY-24S的额定电流为2500A，是目前工业用2单元IGBT模块中电流较大的，从而使得利用自然能源发电的系统可以做到更大的容量。同时，为了提高水冷的冷却效率，模块内部的硅片布局空间保持较大余量。

新型MPD

三菱电机：历程九十载，演绎新技术

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