简介
在消费产品和中低功率驱动中，低成本，高可靠性的逆变器解决方案是产品的关键。面对日益增长的价格压力，越来越多人加入到这个巨大的市场中，去寻找最佳的技术解决方案，其要求成本低而且能够可靠的实现各种特定要求。现在没有厂商会生产劣质产品，这会导致从最终用户那里召回产品，或彻底损害自己声誉。所以空调，洗衣机，泵，风机，医疗系统，伺服马达，通用马达，UPS等的逆变器驱动设计工程师一直在寻找高性能的IGBT模块，实现低成本的系统设计。
eupec的 EasyPACK 和 EasyPIM系列模块包括了6-PACK ( 内部为三相逆变器，带温度传感器 ) 和 PIM ( 内部为单相或三相的输入整流桥，三相逆变器，不带制动单元和温度传感器 )。模块采用600V和1200V系列的IGBT芯片, 在110-440V 输入电压范围内, 其驱动的最大功率可以达到5,5kW 。通过引进新的600V IGBT3 技术(采用磁场终止技术的沟槽栅IGBT芯片) 和设计更多的模块拓朴结构，相同封装的模块则可以用于高达15kW的马达驱动。 EasyPACK 和 EasyPIM模块已经能满足当今的各种需求。
Easy系列模块的概念
图1: EasyPIMTM / EasyPACK模块系列
不带基板的EasyPACK 和 EasyPIM模块是设计在双面覆铜箔的陶瓷DCB上，能保证对散热器2.5 kV的绝缘。为了满足没有铜基板模块可靠装配的一些特殊需求， eupec开发了一种夹子安装方案用来装配模块。对比直接用螺丝固定，这种夹子安装方案可以在模块长期使用中保持优良的模块和散热器的热接触，DCB上的安装压力不会很大，而且可以控制。
为了可靠的工作，优化可靠的模块和散热器热接触是很重要的。由于卡子安装方案可以最好的避免材料形变的影响（譬如模块塑料封装），模块到散热器的压力可以在模块使用中长期保持恒定，而在用螺丝直接通过模块塑料封装安装的时候，几个微米的移位就会导致安装压力损失。
另外，卡子安装方案对使用过多的导热脂或厚度不合适的导热垫片不十分敏感。如图2中描述的那样，过剩的导热脂会被压出，当至少有DCB和散热器的三点的直接接触建立时安装就到位了。
图2: 卡子安装系统和安装后的模块
不采用卡子安装，就会出现以下的风险：
- 如果导热脂层厚薄不均，装配时的巨大压力就有可能导致DCB破碎。
- 如果导热脂太厚，模块可能在正常安装方法固定好后下沉，然而其结果却会失去了安装压力。
模块安装
EasyPACK, EasyPIMTM模块的设计是过孔安装，焊接在PCB板上。模块通过一个或两个夹子（由eupec认可和提供）安装在散热器上，卡子放在模块封装上就可以可靠卡在模块上了。散热器的安装可以在模块焊接到PCB之前或之后。卡子在安装前的位置不论是在模块顶部或底部不会超过模块的垂直尺寸，所以模块的焊接很容易就可以完成。模块与散热器的热接触是通过导热脂或导热垫片。
分两步来紧固螺丝或重新紧固螺丝是没有必要的，eupec的卡子经过了严格的质量检验，可以保证模块使用中长期保持优良的热接触。在焊接前用螺丝把模块固定在PCB上同样是没有必要的。另外，焊接的引脚允许一定的压力和上下位移。
600V-IGBT3-技术
目前eupec的600V模块采用的是基于非穿透型 (NPT)技术的IGBT，生产出的晶元本身形成成批的IGBT。对比PT(穿透型)技术，NPT技术大大提高了芯片的强度，减小了开关损耗。NPT概念来自英飞凌，一种用来加工薄晶元的非常成熟的工艺。英飞凌（eupec的母公司）是一个领导全球科技的跨国公司，因此，虽然要采用薄晶元工艺，600VIGBT仍采用英飞凌在1200V和1700V第三代IGBT芯片 [1]上实现的磁场终止沟槽栅的技术。图3所示为IGBT?和IGBT?的结构比较。
图3: IGBT结构比较
新一代600VIGBT技术的发展为消费类产品和工业驱动应用提供最优化的解决方案。磁场终止层允许降低芯片厚度，减小存储在IGBT内的电荷，这就使得有可能减小导通电压和开关损耗。600V IGBT3 芯片的强度和抗短路能力,完全满足工业应用的需求。
总而言之，磁场终止技术结合了PT技术活性层薄的优点以及NPT技术的后背表面受控良好的优点，使得开关损耗降低和芯片强度提高。另外，允许最高结温高，允许更高的极限工作条件。
eupec现在推出新的IGBT模块，第一次使用了第三代的 600 V IGBT? 技术。这使得每种IGBT封装的电流范围更大，可以使用相同的设计平台和相同的功率模块尺寸设计更宽的功率范围的产品，大大降低系统成本，因为可以避免采用大封装来设计更大功率的产品，所必须重新设计新的散热器，新的PCB等。
扩展模块范围
现有的EasyPACK/EasyPIMTM 模块覆盖了功率范围从100W到5,5kW，输入电压从110到440V。 典型的应用有消费产品的马达驱动，例如洗衣机，空调，工业应用如泵的马达驱动，伺服和通用马达驱动，医疗系统，UPS，加热和风机等。下列数据所示为600V和1200V的EasyPIMTM 模块( 单相或三相的输入整流桥，三相逆变器，不带制动单元和温度传感器)和EasyPACK模块(带温度传感器的三相逆变器) 的选用参考。模块选用的的标准条件为：
o 散热器温度 TH = 80°C
o 输出频率 fout = 50 Hz
o 开关频率 fsw = 8 kHz
对于600 V模块，直流母线电压 为VDC = 300 V (电源电压VAC = 220 V)；对于1200 V模块，直流母线电压为VDC = 600 V (电源电压 VAC = 400 V)。
Imax是马达电流的连续方均根值，IOC是过载电流，即马达电流的1.5倍。
图4: EasyPACK 600V模块选用表
图5: EasyPIMTM 600V模块选用表
图6: EasyPACK 1200V模块选用表
图7: EasyPIMTM 1200V模块选用表
600V，1200V EasyDUALs模块
在相应的功率范围内推出半桥电路结构，Easy 模块 EasyDUAL ，功率范围很容易提高到15kW。在很宽的电流范围内，除了封装成本低，还可以设计低成本散热器来散热。下表所示为EasyDUALs的产品系列：
图8 EasyDUALs模块
800V，1600V EasyBRIDGE 模块
同时，为逆变器设计的新一代EasyBRIDGE 模块的主要产品已推出，见图9。
图9: EasyBRIDGEs
结论
通过引进最新技术的IGBT3，新的电路结构，如半桥 ( EasyDUAL ) 和输入整流桥模块( EasyBRIDGE ) ，Eupec为消费产品和工业产品的逆变器设计者提供了灵活的，高可靠性的低成本解决方案。这种模块的设计平台模式已经很好的建立起来，并推向了市场，以满足已经增长的客户需求。Easy模块使用最新的芯片技术，封装在能适合自动化生产的新封装内，最终产品能设计到高达15kW的功率，这必将能使用户在各自的市场中获得成功。
参考文献：
[1] T. Laska, M. Münzer, F. Pfirsch, C. Sch?ffer, T. Schmidt: "The Field Stop IGBT (FS IGBT) - A New Power Device Concept with a Great Improvement Potential", Proc. 12th ISPSD, 355 (2000)
