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产品常识

感应加热设备功率集成电路?

远拓机电 人气:40 发表时间:2020-10-13 09:55:53

感应加热设备功率集成电路

    感应加热设备功率集成电路(SPIC) 是指将高压功率器件与信号处理系统及外围接口电路、保护电路、检测诊断电路等集成在同一芯片的集成电路。过去一般将其分为智能功率集成电路(SPIC) 和高压集成电路(H VIC) 两类。但随着SPIC的不断发展, 两者在工作电压和器件结构上(垂直或横向)都难以严格区分,已习惯将它们统称为智能功率集成电路。智能功率集成电路是机电一体化的关键接口电路, 是SOC(System On Chip) 的核心技术, 它将信息采集、处理与功率控制合一,是引发第二次电子革命的关键技术。

    SPIC出现于20世纪70年代。由于单芯片集成, SPIC减少了系统中的元器件数、互连数和焊点数,不仅提高了系统的可靠性、稳定性,而且减少了系统的功耗、体积、质量和成本。但由于当时的功率器件主要为双极型晶体管、G TO等, 功率器件所需的驱动电流大,驱动和保护电路复杂, 所以SPIC的研究并未取得实质性进展。直至20世纪70年代末, 具有由MOS栅控制、高输人阻抗、低驱动功耗、容易保护等特点的新型MOS类功率器件, 如功率MOSFET、IGBT等的出现, 使得驱动电路简单, 且容易与功率器件集成, 才迅速带动了SPIC的发展, 但复杂的系统设计和昂贵的工艺成本限制了SPIC的应用。进入20世纪90年代后, SPIC的设计与工艺水平不断提高, 性能价格比不断改进, SPIC逐步进人了实用阶段, 包括功率MOS智能开关、电源管理电路、半桥或全桥逆变器、两相步进电机驱动器、三相无刷电机驱动器、直流电机单相斩波器、PWM专用SPIC、线性集成稳压器、开关集成稳压器等。

    SPIC的一种典型代表产品为IR公司的IR 2110、IR 2130系列功率MOS栅驱动IC。IR 2110、IR 2130在500V或600V电压下工作, 最大峰值电流为2A, 工作频率为500kHz,可承受大于±50V/ns的高du/di。新推出的IR2233、IR2235的工作电压可高达1200V,输出驱动电流0.4A。同时, IR公司最近还推出了命名为I CRIC 7113, 用于太空应用的一种高压抗辐射加固的功率MOS驱动, 其工作电压为400V, 可承受100kRAD的辐射剂量而不会出现性能下降的情况。SPIC总的技术发展趋势是工作频率更高、功率更大、功耗更低和功能更全。

    (1) 开发高成品率、低成本工艺且兼容于CMOS的研究;

    (2) 针对包括多个大功率器件的单片SPIC的研究;

    (3) 能在高温下工作并具有较好坚固性的SPIC的研究;

    (4) 大电流高速MOS控制并有自保护功能的横向功率器件的研究。

    SPIC的下一个目标是将多个高压、大电流功率器件与低压电路集成在同一芯片上, 使之具备系统功能, 进而实现单片式功率系统的集成。最近, 陈星弼院士提出了一种与CMOS工艺完全兼容的新的横向耐压结构,这种全兼容的新功率器件为第二次电子革命的真正到来奠定了基础。

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