正文

 

工業(yè)電機是電機應用的關(guān)鍵領(lǐng)域，沒(méi)有高效的電機系統就無(wú)法搭建先進(jìn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，由于應用條件比較苛刻和對性能要求比較嚴格，設計復雜的工業(yè)電機系統涉及眾多元器件產(chǎn)品，不同產(chǎn)品在整個(gè)系統中各司其職，共同打造出高效可靠的完整電機解決方案。對典型的工業(yè)電機系統來(lái)說(shuō)，除了標準的電機控制單元之外，功率器件決定著(zhù)系統的能效，控制電源能夠確保系統的可靠性，傳感器則能大幅提升系統的自動(dòng)化和智能化，出色的電機系統同樣離不開(kāi)這些器件的協(xié)同工作。

 

為了滿(mǎn)足用戶(hù)的全新需求，羅姆不僅提供各種先進(jìn)的電機系統用先進(jìn)器件如功率器件、傳感器接口和穩壓器等，還打造了諸多系統級解決方案，助力客戶(hù)打造先進(jìn)的工業(yè)電機系統。

 

1.  高效功率器件助力高效率電機系統

 

輸出功率是電機系統最重要的指標之一，輸入輸出功率比則是代表了電機的工作效率，如何充分的提升工業(yè)電機系統的能源轉換效率需要充分的提升電機的輸出功率，采用先進(jìn)的功率器件能夠直觀(guān)的提升系統的效率。羅姆的功率元器件產(chǎn)品以各種形式呈現優(yōu)良特性，并通過(guò)能夠發(fā)揮特性的解決方案設計，滿(mǎn)足客戶(hù)的需求。對于不同的設計特點(diǎn)，羅姆能夠提供從半導體晶圓到芯片，從分立器件到功率模塊等多樣化產(chǎn)品，從而充分的滿(mǎn)足客戶(hù)設計要求。

 

作為第三代半導體代表性技術(shù)，SiC材料的功率器件具有高耐壓大功率等特點(diǎn)，非常適合追求更高的頻率和更高效率的系統，羅姆作為研究SiC材料最早的廠(chǎng)商之一，可以提供內置優(yōu)良的高電壓、大電流功率元器件的高性能模塊，并且還能提供以芯片、功率封裝、表面貼裝封裝等多種規格的高性能SiCMOSFET和SiCSBD（肖特基勢壘二極管）等產(chǎn)品，即使不斷提高頻率也能維持整個(gè)系統的高效率，從而加快了客戶(hù)面向工業(yè)設備電機的創(chuàng )新。

 

除了新材料的SiCMOSFET和 SBD之外，羅姆專(zhuān)為電機及逆變器的節能化開(kāi)發(fā)的PrestoMOS™系列對內置600V超級結MOSFET的二極管進(jìn)行了優(yōu)化，其恢復時(shí)間（trr）相比于傳統產(chǎn)品減少了80%，同時(shí)可以有效降低開(kāi)關(guān)損耗、提升電機系統的再生性能，降低電機系統的EMI噪聲，抑制制動(dòng)時(shí)的逆起電壓。

 

另一方面，羅姆的650V耐壓快恢復二極管，可以安全抑制制動(dòng)時(shí)的逆起電壓，并通過(guò)反復改進(jìn)軟恢復特性，提供了恢復時(shí)間與正向電壓折中的特性，易于實(shí)現電機系統的低EMC噪聲。特別的，羅姆根據實(shí)際不同的需要，提供了突出軟恢復并實(shí)現包括振鈴在內的低噪聲化的“低正向電壓/超低噪聲系列”和通過(guò)實(shí)現高速恢復降低了恢復能量的“高恢復時(shí)間/超低噪聲”系列，滿(mǎn)足客戶(hù)的不同系統設計需求。

 

此外，羅姆還提供柵極驅動(dòng)器和內置絕緣元件的柵極驅動(dòng)器系列產(chǎn)品。通過(guò)以多通道柵極驅動(dòng)器緊湊的構成逆變器驅動(dòng)電路，可以安全的構建半橋應用，從而防止高邊和低邊同時(shí)開(kāi)路，通過(guò)提供1200V高邊浮動(dòng)耐壓，助力客戶(hù)開(kāi)發(fā)安全性和功能性兼顧的電機系統。特別的，羅姆提供內置自舉二極管的BS2132F產(chǎn)品，在以6通道高邊和低邊構建緊湊的系統的同時(shí)，可以根據系統設定過(guò)電流檢測值，從而提高系統安全性。內置絕緣元件的柵極驅動(dòng)器產(chǎn)品方面，羅姆可以提供3,750V絕緣耐壓的驅動(dòng)器，并以超薄封裝實(shí)現系統的小型化。而具有2,500V絕緣耐壓以及多種安全性能的產(chǎn)品系列，可以通過(guò)監視柵極狀態(tài)檢測功率器件的驅動(dòng)異常，并通過(guò)溫度關(guān)斷預防熱失控，還能通過(guò)軟關(guān)斷安全的控制功率元器件，從而大幅提升電機系統的可靠性。

 

2.  決定電機系統穩定的穩壓器

 

穩定是工業(yè)電機系統最重要的安全性能指標之一，穩定的電機控制系統首先需要正確且穩定的控制電源，羅姆作為能夠提供功率元器件和電源控制技術(shù)的綜合電源系統解決方案供應商，除了提供轉換器、變頻器、控制電路的一級側電源和二級側非絕緣電源用DC/DC轉換器以及輸入+24V絕緣電源之外，還提供了包括參考設計、定制電路支持、變壓器設計支持、從AC/DC到DC/DC的一條路設計支持以及相關(guān)電氣特性的測試支持等服務(wù)。

 

羅姆提供的AC400V~AC690V控制電源用高耐壓一次電源解決方案提供外置SiCMOSFET和內置SiCMOSFET兩種形態(tài)，還備有易于進(jìn)行動(dòng)作評估的評估套件、應用說(shuō)明，可以助力客戶(hù)的整機設計并擴大了適用范圍。該方案充分發(fā)揮了專(zhuān)為工業(yè)設備輔助設備電源開(kāi)發(fā)的1700V耐壓SiCMOSFET的高速性和低RDS（on） 的一次電源電路與SiC專(zhuān)用高壓輸入AC/DC控制器組合，為客戶(hù)提供了綜合解決方案的參考設計。在A(yíng)C100V~AC240V的控制電源用中耐壓一次電源IC方面，羅姆提供了內置650V/800VMOSFET的AC/DC轉換器的參考方案，具有輸入AC電壓監測、高精度2次側過(guò)壓保護、電流檢測電阻的開(kāi)路和短路保護以及動(dòng)態(tài)過(guò)電流限制等功能，并提供10年供應保障的低EMILB級別的驅動(dòng)電路。此外，羅姆還提供了可廣泛應用于商用電源（AC90V~AC264V）及DC24V~28V電源用圖的絕緣用控制IC系列，通過(guò)選擇直流外置低耐壓的MOSFET或交流外置650V/800VMOSFET，構成適用于輸入電壓的絕緣型開(kāi)關(guān)電源電路。

 

在穩壓應用方面，羅姆還提供二次電源用恒壓穩壓器和浪涌吸收用二極管，以及高效率小型化的二次電源用DC/DC轉換器，供客戶(hù)在設計完整電機系統時(shí)選擇采用。

 

3.  傳感——精確運動(dòng)控制的得力助手

 

電機系統最主要的工作任務(wù)之一就是運動(dòng)控制，而運動(dòng)控制需要正確傳遞動(dòng)作的傳感器，對電機系統來(lái)說(shuō)，將傳感器的模擬信息轉換為數字的AD轉換器非常重要。羅姆在這方面同樣提供了先進(jìn)且品類(lèi)豐富的元器件，比如準確安全的檢測電流所需要的電流檢測用分流電阻器、旗下Kionix檢測振動(dòng)并通知設備異常的三軸加速度傳感器，以及AD轉換器等模擬接口豐富的旗下LAPIS工業(yè)用微控制器ML62Q1000系列等，滿(mǎn)足客戶(hù)對各種工業(yè)電機的設計需求。

 

羅姆的GMR系列大功率低電阻分流電阻器具有在大功率區域損耗少并能以高精度進(jìn)行電流檢測的優(yōu)勢，通過(guò)優(yōu)化了電極結構和電阻體元件的設計，大幅降低了發(fā)熱，結合在較低電阻領(lǐng)域也能達到優(yōu)良的電阻溫度系數和可實(shí)現較高的額定功率保證等優(yōu)點(diǎn)，大幅提升了系統的安全性、穩定性和可靠性。適用于中功率電機的電流傳感器用途的分流電阻器LTR低阻值系列，通過(guò)采用長(cháng)邊電極結構來(lái)縮短端子間的距離，減輕對焊接結合部的機械應力，從而更適應溫度變化并大幅提升連接的可靠性。

 

工業(yè)電機系統的設備數據獲取是傳感器的重要應用，獲取這些數據有助于對電機系統的運轉情況和健康情況進(jìn)行更好的監測。在工業(yè)設備的健康監測用途方面，羅姆旗下Kionix的三軸加速度傳感器KX134-1211和KX132-1211的工作溫度提升到105度，廣泛適用于各種頻率和加速度監測，特別符合工業(yè)設備的電機振動(dòng)分析等機器健康監測的需求。羅姆的溫度傳感器IC則在單芯片中內置了溫度監測元件、恒流電流、高精度基準電源電壓，可用于需要溫度檢測的各種電子設備。

 

4.  發(fā)揮器件優(yōu)勢，構建系統級方案

 

借助自身元器件在高效和高可靠性的優(yōu)勢，羅姆將功率器件、穩壓器和傳感控制三大應用方面適合的產(chǎn)品組成解決方案，希望能夠幫助客戶(hù)借助羅姆的技術(shù)更快速高效地開(kāi)發(fā)先進(jìn)的電機系統，從而更好的服務(wù)于不斷變革的工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)。

 

4.1三相AC400V輸入工業(yè)用逆變器驅動(dòng)器方案

 

在率先推出的三大系統級解決方案中，三相AC400V輸入工業(yè)用逆變器驅動(dòng)器方案可以說(shuō)是對功率元器件嚴峻的考驗。該方案集合了羅姆眾多SiC元器件和功率模塊，作為SiC元器件的先驅?zhuān)_姆不僅開(kāi)發(fā)了多種先進(jìn)的SiC器件，還在開(kāi)發(fā)IGBT元器件，并提供驅動(dòng)元器件的柵極驅動(dòng)器、用于控制電源的內置SiC的AC/DC轉換器等，配合傳感器接口和穩壓器等產(chǎn)品，便于客戶(hù)快速打造適合需求的高可靠性高效率解決方案。

 

三相AC400V輸入工業(yè)用變頻電機系統方框圖

 

4.2三相AC100~240V輸入工業(yè)用AC伺服系統

 

相比而言，中壓應用方面的三相AC100~240V輸入工業(yè)用AC伺服系統則是展現了羅姆以柵極驅動(dòng)器、功率元器件一體型的IPM為中心的綜合元器件開(kāi)發(fā)能力，該方案整合了600VIGBT-IPM和制動(dòng)器用的IGBT、快速恢復二極管以及內置3750V耐壓絕緣元件的柵極驅動(dòng)器等。對于A(yíng)C伺服系統，傳感器的重要性不亞于功率器件，羅姆在該方案中提供了助力控制系統的豐富傳感器和微控制器產(chǎn)品，包括工業(yè)設備專(zhuān)用的旗下Kionix的3軸加速度傳感器和旗下LAPIS的強化微控制器等，從而為客戶(hù)提供完整而又便于快速成型的系統級解決方案。

 

三相AC100~240V輸入工業(yè)用AC伺服系統方框圖

 

4.3AC100~240V、DC24V~48V非絕緣電機驅動(dòng)系統方案

 

對自動(dòng)門(mén)、屏蔽門(mén)等嵌入式工業(yè)設備，以及對電池驅動(dòng)的AGV、電動(dòng)輪椅和福利設施等非絕緣電機應用，羅姆也可以根據用途以系統的形式提供各種產(chǎn)品和完整解決方案，為設備啟動(dòng)提供快速支持。在羅姆的AC100~240C和DC24V~48V非絕緣電機驅動(dòng)系統解決方案中，羅姆提供了600VIGBT-IPM、IGBT/MOSFET高低邊3相橋驅動(dòng)器和工業(yè)用16位微控制器等產(chǎn)品，便于客戶(hù)更好的搭配適合自己的設計需求。

 

特別是，隨著(zhù)AI技術(shù)的廣泛應用，羅姆還推出了為AI智能控制的AGV、用于醫療及護理現場(chǎng)的移動(dòng)方式和近距離通勤車(chē)的小型移動(dòng)工具開(kāi)發(fā)的，以充電電池為動(dòng)力源的低電壓、非絕緣電機驅動(dòng)參考設計（根據用途不同提供~50W，~150W和~300W三種），并提供了綜合設計支持，對于從啟動(dòng)時(shí)就需要低速、高扭矩的應用，利用羅姆的預驅動(dòng)器、柵極驅動(dòng)器和MOSFET等器件，實(shí)現了小型高效率的參考設計方案。

 

單相AC100V~AC240V非絕緣電機驅動(dòng)系統方框圖

 

 

DC24V~DC48V工業(yè)電機驅動(dòng)系統方框圖

 

5.  展望

 

“萬(wàn)丈高樓平地起，一磚一瓦皆根基”，于工業(yè)電機設計而言亦是如此，工業(yè)領(lǐng)域的快速發(fā)展與電機產(chǎn)品的技術(shù)進(jìn)步是相輔相成的。隨著(zhù)現代工業(yè)生產(chǎn)的信息化和自動(dòng)化程度不斷加深，集成電機、診斷、保護、控制、通信等功能的完備的智能電機系統需求也將越來(lái)越大，要求越來(lái)越嚴，而羅姆將持續著(zhù)力于工業(yè)電機內部的各類(lèi)先進(jìn)器件，用更多創(chuàng )新的產(chǎn)品與解決方案，助力客戶(hù)打造順應時(shí)代需求的現代工業(yè)電機系統。

 

 

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