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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
• TRIAC
• 核心市场和战略目标
• 重点应用: 工业 –电机控制
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
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
• 最佳折中静态动态特性
• 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
• 最佳折中静态动态特性
• 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
N2DIP (TH)12.45 x 32.15 x 4.10 mm
8
600 V IGBT
500 V MOSFET
1 up to 3 A
20W
功率
3000W
600 V IGBT
600 V SJ-MOSFET
3 up to 8 A
600 V IGBT Trench
600 V SJ-MOSFET
8 up to 35 A
SLLIMM nano系列
NDIP (TH)
NSDIP (SMD)12.45 x 29.15 x 3.10 mm
SLLIMM nano 2nd 系列
SLLIMM 2nd 系列
SDIP2F-26L
SDIP2B-26L24 x 38 x 3.5 mm
100W 500W
SLLIMM 产品组
ACEPACK™ 模块适用, 小型和容易的封装
9
• ST全品控器件 (SiC, MOSFET, IGBT and
Diodes MOSFET, IGBT and Diodes)• 设计容易系统成本低布局灵活性• 2500Vrms 绝缘耐压1 & 2
SMIT
DRIVE
• ST全品控器件
(SiC, MOSFET, IGBT and Diodes)• 2500Vrms 绝缘耐压• 贴片安装• PCB面积 32.7mm x 22.5mm
• 表面散热• 低热租
• 750 - 1200V SiC MOSFET 降低轻载下损耗有助于延长电动车续航里程
• AMB框架增强散热性• 3种不同的引脚定义• 超低传导损耗• 带销翅的直接冷却铜基板
• CIB
• Six-pack
• Three level Boost
• ….
• Bridge rectifier
• Half Bridge
• Boost
• ….
• Six-pack
布局主要特点外观 目标应用ACEPACK
10
引脚有压入式和焊接式,配置灵活性高
耐压最高至1200V
集成固定螺丝孔
所有的功率模组集成热敏电阻(负温度特性)
多种电流组合范围
多种拓扑 (CIB, 6合1, .. ) 组合杂散电感低
高可靠性和鲁棒性, 节省功率部分面积
固定方式简单可靠
易实现紧凑和经济的系统设计
超高功率密度
Adaptable
Compact
Easier
ACEPACK 1 & 2特点及优势
ACEPACK™ SMIT概述
11
适合封装各种功率器件:
• IGBT
• HV Power MOSFET (Si & SiC based)
• Diode (Si & SiC based)
• 2500Vrms绝缘耐压• SMD 安装• 总占板面积 32.7mm x 22.5mm
• 顶部散热• 低热阻• DBC基板上的裸芯片• 多种拓扑结构可选,低杂散电感
在模组中可以实现各种拓扑
实现整体系统的最佳选择
Top Side
Cooling
积木性
产品特点:
▪ 650V, 200A IGBT and freewheel
Diode
▪ Short circuit rated
▪ Samples → Jul’18 (on request)
▪ AECQ101 qualified → June 2019
第一个产品处于开发中
Assembly overview
技术及灵活性
封装特点
• SLLIMM & SLLIMM-nano (IPM)
• ACEPACKTM 1 & 2 (功率模组)
• Trench IGBT Discrete
• 650V & 1200V H, M, HB系列
• PFC 650V HP & HP2 系列
• IH 650V 用于电磁炉
• 1250V 用于电饭煲
• 600V MDmeshTM (DM2) MOSFET
电机控制 & 家电
12IN
DU
ST
RIA
L产品战略
ST competitive offer
HV
MO
SF
ET
Dis
cre
te13
电机控制 & 家电
• MDmeshTM DM2 (600V)
有助于降低传导损耗及开关损耗,并在低负载下实现更高的功率效率
TO-220
TO-220FPDPAK/D2PAK TO-247
Broad range offer
TO247-4L
目标应用工业
(*)In development or enlargement
IGB
T D
iscre
te14
TO-220
TO-220FPDPAK/D2PAKMax247
long leads
TO-247
TO-247
long leads
TO247-4LTO-3PF
电机控制 & 家电
600V H系列 IGBT
650V M系列 IGBT
650V IH系列 IGBT
1250V IH系列 IGBT
H 系列适用于家电M 系列适用于工业电机驱动IH 系列适用于感应加热软开关
650V HP & HP2系列 为PFC应用量身定制,防止反向过电压
1200V S, M系列 IGBTTwo different trade-offs for
Industrial Drives for further
system efficiency optimization.
目标应用工业
ST competitive offer
Package offer
SiC
MO
SF
ET
15
生产自动化
工业机器人
大功率逆变器
制程工艺技术的演进
x2 shrink
1st Gen
2nd Gen
In ProductionPlanar
Sampling 2019
Production 2020
x4 shrink
Planar
Planar
Trench
Prototypes 2020
Qualification 2022
3rd Gen
4th Gen
Continuous
Shrinkage[Ron x cm2]
Discrete Packages
Bare Dice Strategic offer for Key Players
SiC Module focus for Largest Market
In Production Ramp-up by H2 ’19
ACEPACKTM 2ACEPACKTM 1
ACEPACKTM
SMIT
STPAK™
HU3PAK (*)
From 650 V to 1700 V
目标应用工厂自动化
Package offer - Discrete - Mini-module - Modules
从硅技术到碳化硅技术:提高了生产自动化的效率
ACEPACK SMIT
(SMD – Top side cooling)
ACEPACK 1 & 2
MO
DU
LE
16
(*)In development or enlargement
SLLIMM 2nd
(FM, DBC)
SLLIMM nano 2nd
SLLIMM nano
(TH, SMD)
电机控制 & 家电
SLLIMMTM产品
SLLIMM nano第二代SLLIMM nano
第二代SLLIMM
高效紧凑的智能电源模块(SLLIMM),便于应用设计
ACEPACKTM 产品
ACEPACKTM A1 Six-pack & CIB 拓扑结构
ACEPACKTM A2 Six-pack & CIB 拓扑结构
非常灵活且高性能的塑料模块
ST competitive offer
Package offer
目标应用工厂自动化
17
电机控制
智能工厂 电机控制
自动化 能源管理 电机控制
>30 %在照明及功率转换中高压Super-Junction
MOSFET的市场份额
>10%在家电中 IGBT &
IPM的市场份额 >15%高端工业中低压MOSFET的市场份额
低压系列主要市场
18
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
SCR
& TRIAC
Global Market
Footprint
19
STMicroelectronics - Thyristor & AC Switches
主要家电
智能家居工业自动化
小家电
SCR & TRIACs遍布于各种应用中
20
STMicroelectronics - Thyristor & AC Switches
• To each load its switch:
• ACS™ < 2A (Actuator drives)
• ACST ≥ 2A (Power Switches)
• 过电压保护
• 800V & Hi-TJ options
• 应用的强壮性
• 5-10mA 门级电流
特点
• 减小PCB面积
• 提高可靠性
• EMC: EOS 2kV and EFT 6kV
• MCU直接驱动
益处
st.com/thyristors
0V
0A
VT
IT8/20µs surge
VPK = VCL
dI/dt=100A/µs
1.2/50µs surge
IEC61000-4-5
2kVVALVE
ACS™
AC
MCU
ACHEATER
ACST
MOTOR DRIVE
ACMOTOR
ACST ACST
HEATINGACTUATOR DRIVE
过电压保护交流开关ACS™ 及 ACST
AC
TRIAC I
N
V
E
R
T
E
R
T 及 H 系列双向可控硅高性能、高温 150oc
21
STMicroelectronics - Thyristor & AC Switches
• 高温可靠性
• 应用鲁棒性
• MCU直接驱动
• EMC for EFT 6kV
• PCB 设计灵活性
Inverter inrush limiter
TRIAC
AC M
Speed driveHeater / thermostat
HEATER
TRIAC
AC
• 最高动作节温150°C
• 高抗干扰能力
• 数字电平驱动可选
• 击穿电最高800 V
• 各种封装选择
Application Robustness includes Noise Immunity (dV/dt) and Turn Off Commutation (dI/dt)c
Thermal Robustness includes thermal guardband offered by junction temperature and package thermal dissipation st.com/thyristors
特点 益处
Standard
TRIAC
Ap
plic
atio
n R
ob
ustn
ess (
Lo
g)
Thermal Robustness
Std TRIAC
T Series (Hi-TJ)
H Series
TJ 150°C
高压双向可控硅 22
STMicroelectronics - Thyristor & AC Switches
• 拥有2500V/µs 抗干扰能力
• 承受 20A/ms关断能力
• 高的热性能
特点
• 固态继电器或机架外壳
• 增强开关寿命至 6Mcycles
( 54A(RMS) / ∆TJ = 45°C )
益处
MOTOR
L1
L2
L3
Hybrid motor starter
LOAD
L1
L2
L3
Motor soft starter
APPLICATION: 3-phase loads
st.com/thyristors
1200V
High Application Robustness For 3-phase Ac Loads
高温晶闸管更好的可靠性和紧凑的设计
23
STMicroelectronics - Thyristor & AC Switches
• 热性能保证
• 减小散热器
• 容易设计
• 精准的驱动电流
• 高实用性
益处• 有效电流最高 80A
• 耐压 1200 V at 150 °C
• 窄的触发电流
• 高抗干扰能力
• 表面贴片封装可选
特点
SCR
3-Phase R-RegulatorControlled bridge SSR
st.com/thyristors
AEC-Q101 Fully Qualified SCR
TN3050H-12GY
TN3050H-12WY
TN5050H-12WY
+
SCR SCR
LO
AD
ST IGBT Finder
ST MOSFET Finder
器件浏览ST App Finder
24
ST SCR&Triac Finder