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功率分立器件2019年9月
• 功率半导体分立器件系列
• HV MOSFET, IGBT, MODULE
• LV MOSFET
• SiC MOSFET
• Rectifier
• 核心市场和战略目标
• 重点应用: 工业 –电源和能源
演讲内容 2
600V 650V 800V – 1700V
M6
反激式,
PFC/LLC 谐振转换器–充电器适配器
Led照明
反激式,
PFC/LLC 高效谐振转换器–充电器适配器
DM2 DM6
半/全桥拓扑结构, ZVS,
LLC太阳能,
服务器,电信SMPS
高功率PFC和硬开关拓扑,太阳能,服务器,电信SMPS
K5
半/全桥拓扑,
ZVS, LLC 高功率水平太阳能, 服务器, 电信
SMPS
反激式拓扑LED驱动器,
LED照明,辅助
SMPS
半/全桥ZVS,
LLC高功率拓扑高功率水平太阳能,服务器,电信SMPS
击穿电压
MDmesh系列
重点应用
M2 M5 DM2 DM6
半/全桥ZVS,
LLC 高效拓扑结构,太阳能,服务器,电信
SMPS
3HV MOSFET 超级结技术
一个可以提高效率和功率水平的完整产品组合
4
MDmeshTM M6/DM6 (转换器的启动器)
由于其理想的性能,可以实现更高的效率(铂金,钛),节约能源实现气候目标
Tech: MOSFET 600V ÷ 700V
MDmeshTM M5( 高功率PFC的启动器)
允许降低开关损耗并以实现更高的功率密度为目标.
Tech: MOSFET 550V ÷ 650V
MDmeshTM M2/DM2(FlyBack的启动器)
优化的开关特性,具有非常低的开关损耗,适用于大多数高频转换器
Tech: MOSFET 600V ÷ 700V
MDmeshTM K5(实现高功率)
允许在非常高的电压范围内工作
Tech: MOSFET 800V ÷ 1500V
MDmeshTM
ENGINE for
Power Management
高压 MOSFET系列超级结 - MDmeshTM
MDmeshTM
功率管理的引擎
600V 650V 1200V 1250V
5 — 20 A 20 — 80 A
8 — 30 kHz50 — 100
kHz
H V
家用电器(
风扇, 泵, 洗衣机和烘干机)
焊接、高频转换器,
PFC, 太阳能, 不间断电源, 充电器
4 — 200 A 20 — 80 A 40 A 40 A, 50 A
2 — 20 kHz 16 — 60 kHz
M HB HB2 * IH *
工业电机控制,汽车牵引逆变器,GPI,空调
感应加热和软开关
高频转换器,PFC,太阳能,UPS,充电器,焊接和感
应加热
8 — 75 A15 — 75 A 15 — 40 A 20 A, 30 A
20 — 100
kHz2 — 20 kHz高达8 kHz 16 — 60 kHz
S M H IH
工业电机控制,GPI,空调感应加热,微波和软开
关
PFC, 焊接,高频转换器,太阳能,不间断电源,
充电器
击穿电压
电流
开关频率
IGBT 系列
重点应用
* 计划扩大生产
5IGBT 沟槽技术
600V & 650V IGBTs系列在沟栅式场截止型中
6
适用于坚固,高效,可靠的工业电源驱动器等
• 最佳权衡静态动态特性
• 最高结温为175˚C
• 无拖尾关断波形
• 非常快的续流二极管,用于非常低的Eon
适用于坚固,高效,可靠的工业电源驱动器等
7
1200V IGBTs系列在沟栅式场截止型中
• 最佳权衡静态动态特性
• 最高结温(Tj max)为175˚C
• 从2到100 kHz
• 非常快速的续流二极管选项
击穿电压
电流
开关频率
IGBT 系列
重点应用
8
封装提供 -离散 -迷你模块 -模块前端进化
离散封装
定制裸Die给关键合作厂家
SiC Module 专注于最大的市场
x2收缩
1st Gen
2nd Gen
在生产中平面
抽样2019
生产2020
x4收缩
平面
平面
沟槽原型2020
资质2022
3rd Gen
4th Gen
连续收缩
[Ron x cm2]
在生产中
2020生产
在19年上半年加速
ACEPACKTM 2
ACEPACKTM 1
ACEPACKTM
SMIT
ACEPACKTM
驱动器
STPAK™
HU3PAK (*)
(*) 在TM过程中
x 9
x 3每年发货的单位
2017 2018 2019E
13M
从650 V — 1700 V
碳化硅MOSFET
SiC的推广速度快于预期
9
标准版 长导线
开尔文针 (对比 3L 解决方案)
• 更低的开关损耗• 更高效率• 提供长引线选项• 更高绝缘电压(更高爬电)
PowerFLAT™
8x8 HV
3.3x3.3 HV 5x6 VHV5x6 HV
5x5 HV
• 3.3x3.3 • 对比SOT223节约空间
• 5x5 • 定制解决方案
• 5x6 • 极高电压的爬电距离更高
• 8x8 (HV)• 对比D2PAK节约空间• 高效• 提供开尔文针选项
• 紧凑度• 高功率密度• 高VDSS额定可靠性
底视图
• 为汽车设计• 更高的绝缘电压(更高的爬电)
• 适用于 1200V 系列• 提供7个引脚
H2PAK H2PAK-7 顶视图
SMD
通孔(TO247-4)
• 保持超级结的领导地位
• 提高功率密度
• 减少寄生效应
• 以提高效率水平为目标
主要优势
TO-LL H2PAK
• 顶部冷却装置• 更高的爬电距离• 极高散热• 开尔文源引脚可实现更高的效率
HU3PAK
• 顶部冷却装置• 在直接键合铜(DBC)基板上切割芯片
• 2500Vrms电气隔离
ACEPAKTM SMIT
ACEPACKTM SMIT
顶视图
底视图
SOT223-2
先进的封装技术
ACEPACK™ SMIT总体概述
10
适用于多种开关技术:
• IGBT• 高压MOSFET (基于Si & SiC)
• 二极管 (基于Si & SiC)
• 2500Vrms 电气隔离• SMD 组装• 总尺寸 32.7mm x 22.5mm
• 顶侧冷却• 低热阻• 在直接键合铜(DBC)基板上切割芯片• 降低寄生电感和电容
可以在每个模块中实现多种拓扑
是实现完整系统的理想选择
顶侧冷却
模块化
产品特征:
▪ 650V, 200A IGBT 和续流二极管▪ 短路额定值▪ 样品→ 7月18日(按要求)
▪ AECQ101合格→ 2019年6月
开发中的第一个产品
Assembly overview
技术和灵活性
封装特征
HU3PAK总体概述
11
特别为OBC中的DC-DC转换器设计管脚丝印
技术和灵活性
封装特征
• 电压高达1200V
• SMD 组装• 总尺寸14mm x 19mm
• 厚度 3.5mm
• 更高爬电距离• 顶侧冷却
• Tj (max)=175°• 开尔文源引脚可实现更高的效率• 低热阻• 降低寄生电感和电容
HU3PAK
PCB
HEATSINK
漏极 门
源
适用于多种开关技术:
• 高压功率MOSFET AG (Si & SiC based)侧视图
外部引脚输出
1-门极
漏极
2-7 源极
TAB
1 7
顶侧冷却
12
SMPS & 照明服务器,(快速) -充电器,照明,太阳能/
能源/存储,游戏
ACEPACKTM MODULE和Discrete软件包超级结MOSFET,IGBT和SiC
SMPS & 照明
沟槽IGBT 600V 和 1200V (H系列)
650V MDmeshTM (M5) MOSFET
600/650V MDmeshTM (M2, M6) MOSFET
600/650V MDmeshTM (DM2) MOSFET
600V MDmeshTM (DM6) MOSFET
800->1700V MDmeshTM (K5) MOSFET
650V SiC MOSFET
再生能源
ACEPACKTM-SMIT (Si & SiC技术)
ACEPACKTM 1 & 2 (Si & SiC技术)
沟槽 IGBT
• 650V (HB, HB2, M)
• 1200V (H, M)
650V MDmeshTM (M5) MOSFET
600/650V MDmeshTM (M2, M6) MOSFET
600/650V MDmeshTM (DM2) MOSFET
600V MDmeshTM (DM6) MOSFET
650V / 1200V SiC MOSFET
功率晶体管主要市场
具有竞争力的ST产品
HV
MO
SF
ET
目标应用工业
13
TO-220
TO-220FPDPAK/D2PAK TO-247TO-247
长引线
宽泛范围封装
SMPS & 照明
• MDmeshTM M5/M2/M6
(600V, 650V)
• MDmeshTM M2/DM2/M6/DM6
(600V, 650V)
• MDmeshTM K5
(800V, 1700V)
在硬切换拓扑中,允许以更高的功率密度为目标。
优化的开关特性,具有极低的关断开关损耗。
允许在非常高的电压范围内工作
再生能源
MDmeshTM M5
(650V)
• MDmeshTM M2/DM2/M6/DM6
(600V, 650V)
在硬切换拓扑中,允许以更高的功率密度为目标。
优化的开关特性,具有极低的关断开关损耗。
Power FLATTM 8x8 HVTOLL
TO247-4L
(*)In development or enlargement
IGB
T目标应用
工业14
TO-220
TO-220FPDPAK/D2PAK
Max247
长引线
TO-247
TO-247
长引线
宽泛范围封装
TO247-4LTO-3PF
SMPS
650V HB & HB2* IGBT系列对于快速切换应用,优秀的VCE
(sat)与Eoff权衡。
再生能源
650V HB & HB2* IGBT系列1200V H IGBT系列
专用于每个目标应用的1200V和650V IGBT系列
具有竞争力的ST产品
• 太阳能逆变器• 电源储备• 电源供应• 充电站• 焊接• 驱动器
主要应用
• 更好的效率• 更小的外形• 对比硅技术,更低的温漂影响
增长驱动力 高端工业
SiC
MO
SF
ET
目标市场 15
Mo
du
le目标应用
工业16
(*)在发展或扩大
再生能源
ACEPACKTM系列采用多种拓扑和技术
ACEPACKTM A1*
ACEPACKTM A2*
ACEPACKTM SMIT*
塑料模块和SMD顶侧冷却模块,为实现能源生产的新产品提供高度灵活性
具有竞争力的ST产品
交流充电•每辆车都有一个车载充电器(OBC)
• @ 家庭,工作,私人/公共场所
•最大通用功率@交流充电站• 7.2kW (单相), 22kW (三相)
•充电时间:
• 交流充电站3-4小时7.2kW@32A
直流充电•适合短暂停留和快速充电
(例如长途旅行期间)
•充电水平≥50kW@≥100A
•充电@ EV充电站
•充电时间通常需要30-60分钟• 收取80%的费用
交流充电 直流充电
可再生能源
17
能源管理
低压系列重点市场
功率
–效率
平面“NF” 系列
30V ÷ 200V
沟槽“F6” 系列
40V ÷ 80V
沟槽“F7” 系列
40V ÷ 120V
技术演进
沟槽“H6” 系列
30V
F7 系列: 出色的RDS、EMI和固有的QRR性能
沟槽“F8” 系列
30V ÷ 120V
NEW
F8系列: 性能一流,功率集成度高。在发展中。
18低压 MOSFET技术定位
19
Triacs ACST
600V — 1200V
0.8A — 40A,
IGT 3mA — 50mA
600V - 800V
0.2A — 2A
IGT 5mA — 10mA
400V — 1200V
0.25A — 80A
IGT 5µA — 50mA
700V – 800V
3A — 16A
IGT 10mA — 35mA
主要应用产品及技术组合
SCR
• SMPS• 新能源
• UPS
• 汽车电气化• 底盘与安全• 车身和便利
SCHOTTKY
15V — 200V
FERD
45V — 100V
SiC DIODE
650V & 1200V
ULTRAFAST
200V —1200V
桥式整流1200VB
R
I
D
G
E
SiC diodes
ACS
智能家居与城市 智能工业
智能物件
• 空调• 电信基础设施• 照明• 医疗• 家用电器
二极管
• 充电器
智能汽车
DFD 部门 –功率器件产品概览
20
B
R
I
D
G
E
SiC diodes
自动化
功率变换
工业/能源管理
家用电器
极速二极管
肖特基和FERD二极管
碳化硅
桥式整流
肖特基15V — 200V
FERD45V —100V
碳化硅650V & 1200V
极速
200V to 1200V
桥式整流1200V
ST 整流器产品范围
650V SiC二极管权衡 21
IFSM
低 VF
STPSCxx065x
高效率
HSTPSCxxH065x
高鲁棒性
VF
线路漏失测试
(EN 61000-4-11)
20-50µs 雷电电涌
IEC61000-4-5
100ms 涌入阶段
2个权衡以满足所有市场需求
25C150
C
1.45 1.65
SiC
Si
650V SiC二极管组合2018年版本
22
新封装的SiC二极管TO247 TO-220 TO-220I D2PAK D²PAK HV DPAK PowerFLAT™ 8x8 HV
⚫ ⚫ ⚫ ⚫ ⚫ ⚫ ⚫
低 VF 高过载能力
I FAV(A)
STPSC16H065A
STPSC16H065C16A
STPSC12065STPSC12H065
STPSC12H065C12A
STPSC10065 STPSC10H06510A
STPSC8065STPSC8H065
STPSC8H065C8A
STPSC6H0656A
STPSC4H0654A
STPSC20065 STPSC20H065C20A
STPSC40065C40A
650V
NCNCAA
K
D²PAK HV
PowerFLAT8x8
TO-247 NC
SiC
Si
关注PowerFLAT8x8STPSCxH065DLF
23
显示出低于200 mV的VF,可承受高浪涌电流......
IFSM/IF(AV)
(25°C / 10ms)
VF (I0 / 25°C时最大值)1.65V1.45V 1.55V 1.75V
2
4
6
8
10高过载能力STPSCxxH065x
高效率STPSCxx065x
STPSCxH065DLF
4A, 6A & 8A
200mV 更低 VF
1.35V
2019 至今新封装
24
最大 14.1 x 19.0 x 3.6mm
20 x 25 x 5.5mm
SMITPACK 模块 HT3PAK
• 隔离式SMD安装• 顶侧冷却• 低热阻• 工业和汽车等级
• 非隔离SMD安装• 顶侧冷却• 低热阻• 工业和汽车等级
Full Bridge LLC的理想选择超快:4 x 60A / 600V
Vienna PFC的理想选择
SiC: 6 x 20A /1200V• 根据市场调查,将SiC纳入内部
ST功率器件价值和应用总结 25
= +0.5%
to +10%
提高效率 改善热性能集成能力 增加应用价值
轻松工业化
全系列Power工艺技术,以满足新的电气要求挑战
可以在ST.com上找到eDesign Suite工具
SiC, High Tj SCR,, FERD,
MILES
250
SiC
顶侧冷却SMD
ST IGBT Finder
ST MOSFET Finder
器件浏览ST App Finder
26
ST SCR& Triac Finder
ST DIODE Finder
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