전력 전자 및 전력 관리

파워 일렉트로닉스는 1970년대에 설립되었습니다. 그 이전에 사람들은 이를 가변 전류 기술 또는 전력 변환 기술이라고 불렀습니다. 1940년대와 1950년대의 정류 기술에서 발전한 것입니다. 이 산업의 초기에는 Xi& #39;정류기 연구소, 전국 주요 정류기 공장, 미국의 International Rectifier Company 등이 있습니다. Xi'an Rectifier Research Institute의 전신인 기계부 전기 장비 연구소 반도체 연구소는 중국에서 가장 먼저 전력 반도체에 종사하는 단위입니다. 1947년에 설립된 International Rectifier Company는 또한 미국 최초의 반도체 회사로 간주됩니다. 사이리스터가 대가족으로 발전할 때 턴오프 시간이 짧거나 턴오프가 쉬운 일부 장치가 점차 개발되면 인버터 애플리케이션이 점차 지배적인 애플리케이션으로 올라갑니다. 이때 학계에서는 이러한 발전을 분류할 새로운 학문이 있어야 한다고 제안했다. 따라서 정보 전자와 관련된 전력 전자가 있습니다. 전자는 정보를 다루고 후자는 권력을 다룬다. 더 많은 자동 제어 이론과 새로운 전자 기술도 이 주제에 도입되었습니다. 당시 응용 방향은 산업 응용, 차량 항력 및 전력 시스템에 중점을 두었으므로 사람들은 고전력 방향의 개발에 가장 관심이 있습니다. 예를 들어, 양방향 사이리스터가 가전 제품에 널리 사용되었지만 중국은 1970년대 산업 응용 방향으로 양방향 사이리스터의 개발을 여전히 고정했습니다. 이후 가전용 양방향 사이리스터로 발전하지 못했다. 고출력 반도체의 경우 중국과 외국의 격차가 그리 크지 않다. 중국'#39;거대한 인프라 수요로 인해 외국에 비해 고출력 반도체 장치가 현 단계에서 더 많이 사용됩니다. 최근 몇 년 동안 일부 주요 프로젝트가 도입되어 외국과의 격차를 더욱 좁혔습니다. 이것은 전력 전자의 발전의 한 측면입니다. 그것은 또한 우리 나라 전력 전자 학회가 항상 중요성을 부여해 온 주요 측면일 수도 있습니다. 1980년대 초 MOS형 장치가 등장한 후 10년 이상의 개발 끝에 전력 전자는 4C 산업(통신, 컴퓨터, 소비자 가전 제품, 자동차 자동차)과 같은 더 많은 다른 분야를 다루었습니다. 이 때 기술의 발전은 전력의 크기를 덜 강조하지만 이러한 산업에보다 효율적이고 작고 가벼운 전원을 제공하는 데 중점을 둡니다. 고전력 전자가 실행 시스템을 강조한다면 저전력 전력 전자는 전원 공급을 강조합니다. 마이크로 일렉트로닉스를 뇌에 비유한다면, 대형 파워 일렉트로닉스는 손과 발의 역할을 강조하고, 소형 파워 일렉트로닉스는 심장의 역할을 강조합니다. 우리나라 전력공급학회는 당연히 후자의 역할에 더 많은 관심을 기울일 것입니다. 그러나 둘 다 전력 전자에 속합니다. 나는 두 사회가 두 가지 측면에서 전력 전자의 발전에 관심을 가질 것이라고 믿습니다. 요약하자면 20여년 간의 다양한 사이리스터의 발전으로 산업, 구동, 전력계통의 전력전자 발전의 견고한 토대를 마련한 것입니다. 따라서 전력 전자 장치가 형성됩니다. 그 후 다양한 MOS형 장치가 20년 동안 개발되어 4C 산업 발전을 위한 견고한 토대를 마련했습니다. 전력 전자 기술을 크게 발전시키십시오. 현재 마이크로일렉트로닉스와 파워 일렉트로닉스의 추가 통합으로 인해 전력 반도체 장치는 세 번째 단계를 밟고 있으며 이는 다음 세 가지 측면에서 나타날 수 있습니다. 1) 새로운 전력 반도체 장치의 칩 제조는 집적 회로 칩을 점점 더 많이 사용하고 있습니다. 기술 즉, 전력반도체 소자는 서브미크론 기술을 채택하여 딥 서브미크론 방향으로 발전하고 있다. 이제 전력반도체는 저수준의 기술이라는 개념을 바꿔야 합니다. 물론 전력반도체 소자의 제조는 그해의 가장 앞선 IC 공정기술을 사용하지 않았지만, 이러한 차이로 인해 보다 저렴한 장비를 사용할 수 있게 되어 제조원가를 절감할 수 있게 되었고 이는 전력반도체 소자의 발전에 매우 중요한 요소이다. 2) 칩 기술뿐만 아니라 전력반도체 소자 패키징 기술도 집적회로에 가까워지고 있다. 지난 몇 년 동안 집적 회로 패키징의 핫스팟은 BGA(Ball Grid Array) 및 MCM(Multi-Chip Module) 기술의 사용으로 점차 새로운 전력 반도체 장치에 채택되는 패키징 방법이 되었습니다. 예를 들어 IR& #39;s FlipFET과 iPOWIR은 모두 BGA 기술을 사용하며 iPOWIR도 가장 대표적인 MCM 기술입니다. 물론 전력 반도체 장치는 집적 회로보다 방열 요구 사항이 더 높습니다. 과거 사이리스터 패키징에서 흔히 볼 수 있었던 양면 방열은 이제 MOS 장치에 처음으로 사용됩니다. DirectFET가 그 예입니다. DirectFET와 관련하여 이 기사에서는 이에 대해 간략하게 소개합니다. 3) 전력반도체 소자와 집적회로가 동일한 칩 또는 동일한 패키지에 결합되는 경우가 많다. 즉, 보다 기능적인 제어 부분과 전원 부분 또는 보호 회로가 하나의 장치에 결합됩니다. 과거 사람들이 흔히 말하는 전력집적회로는 주로 고전압 구동회로, 즉 고전압 MOSFET이나 IGBT를 구동하는 집적회로를 의미한다. 그러나 현재 전력 관리라고 하는 집적 회로 및 관련 전력 장치 클래스가 생산되고 있습니다. 전압은 높지 않을 수 있지만 제어 기능은 크게 향상됩니다. 가장 일반적인 것은 DC-DC 애플리케이션의 일부 장치입니다. 따라서 전원 장치가 개별 장치만을 지칭한다는 개념은 근본적인 변화를 겪었습니다. 예를 들어, IR에 의해 생산되는 IC 또는 특수 기능과 관련된 고급 장치는 기존의 이산 장치를 능가했으며&시스템 생산 방향으로 더욱 발전하고 있습니다.&따옴표; 앞으로 시스템, IC 등 첨단 기기의 생산이 주류가 될 것이라는 말이 있다. 이러한 개발 과정에서 전원 관리라는 용어가 점점 더 보편화되었습니다. 해외 전력 관리의 공식화는 특히 4C 산업과 관련된 전력 전자 산업에서 상당히 대중화되었습니다. 그것의 출현 빈도는 원래의 전력 전자의 빈도보다 훨씬 높습니다. 일부 외국 제조업체는 종종 스스로를 전력 관리 전문가라고 부릅니다. 사실, 전력 관리는 전력 전자 개발의 현재 단계에서 특정 분야의 새로운 공식이기 때문에 이 점에서 모순이 없습니다. 전력 전자에 비해 전력 관리는"관리를 강조합니다.&따옴표; 이 측면을 제어하는 ​​기능을 강조합니다. Power라는 단어는 힘, 전기 또는 힘을 의미할 수 있습니다. 관리는 또한 관리 또는 처리로 이해될 수 있습니다. 따라서 중국어 번역에는 여러 종류가 있을 수 있습니다. 그러나 중국에서는 전원 관리를 위한 4개의 한자가 여러 번 등장하여 표준 언어에 약간의 문제가 추가될 수 있습니다. 그러나 많은 외국 용어는 자체 개발 프로세스가 있으며 많은 새로운 용어가 자주 등장합니다. 우리는 기술적인 관점에서 이러한 새로운 용어의 출현에 대해 더 깊이 이해해야 합니다. 전력 변환(Power Conversion)은 전력 전자와 거의 동의어였습니다. 한 외국 잡지는 Power Electronics의 제목을 PCIM(Power Conversion and Intelligent Motion)으로 변경했습니다. 그러나 전력 변환에 전력 전자 장치의 전력 관리가 모두 포함될 수는 없습니다. 역률 조정* 및 저드롭아웃 레귤레이터(LDO) 등. LDO는 작은 범위의 전압 조정 및 안정화로 컴퓨터 전원 공급 장치에 널리 사용됩니다. IC이며 전원 장치도 포함합니다. 예를 들어 AC-DC 전원 공급 장치에는 PWM 및 제로 전압 턴온 기능이 있는 전원 장치가 있을 수 있으며 이는 IC이기도 합니다. IR에서는 통합 스위치라고 합니다. 이것은 IC와 전원 장치의 조합의 전형적인 예입니다. 올 봄 중국에서 열린 PCIM'첫 번째 보고서 회의 및 전시회에서 IR 동료를 대신하여 DirectFET에 대한 보고서를 발표한 적이 있습니다. 이것은 IR의 새로운 핫스팟입니다. 여기에서 이 장치에 대한 간략한 소개를 하고 싶습니다. 아시다시피 표면 실장을 사용하는 전원 장치는 이미 많이 있습니다. 그러나 이러한 패키징 형태는 일반적으로 집적 회로의 원래 패키징을 따릅니다. 따라서 방열의 관점에서 볼 때 반드시 전원 장치에 가장 적합한 것은 아닙니다. DirectFET는 전력 장치의 양면 열 분산이 표면 실장 장치에 도입된 첫 번째 제품입니다. DirectFET의 크기는 SO-8 케이스와 동일하지만 케이스 자체의 저항은 0.1밀리옴에 불과하고 SO-8은 1.5밀리옴입니다. 따라서 기존 SO-8 하우징에 비해 장치의 전류 밀도가 두 배로 증가하고 회로 기판 면적이 50% 감소합니다. 한 쌍의 DirectFET(제어 FET 및 동기 FET)로 구성된 동기 벅 컨버터는 1.3볼트에서 30암페어의 전류를 제공할 수 있습니다. 그 결과 전원 시스템은 Intel의 최신 64비트 프로세서 Itanium2의 전원 관리 요구 사항을 충족합니다. DirectFET의 모양은 그림 1을 참조하십시오. 그림은 장치의 양면을 보여줍니다. 한 면은 게이트와 두 개의 소스 리드아웃 부품을 볼 수 있으며 회로 기판에 직접 납땜됩니다. 다른 면은 배수구인 구리 덮개와 열을 발산할 수 있는 다른 면입니다. 그림 2는 DirectFET의 구조를 보다 명확하게 이해할 수 있도록 단면도를 보여주고 있다. 고전력 장치에 익숙한 사람들에게는 매우 새로워질 것입니다. DirectFET의 크기는 5x6.35x0.7mm에 불과합니다. 이 장치는 고급 노트북 컴퓨터, 서버, 워크스테이션 및 호스트의 전압 변조 모듈, 고급 통신 및 데이터 시스템에 사용됩니다. 나는 이 글의 끝에서 파워 모듈에서 IC와 파워 디바이스의 조합을 간략하게 소개하고 싶다. 이것은 더 높은 전력을 위한 마이크로일렉트로닉스와 파워 일렉트로닉스의 조합이라고 말할 수 있습니다. 에어컨에 일반적으로 사용되는 지능을 갖춘 IGBT 모듈인 IPM은 누구나 알고 있습니다. 실제로 드라이버 IC가 있는 IGBT 모듈입니다. 현재 업데이트된 모듈이 속속 등장하며 다양한 요구에 따라 대가족을 형성하고 있습니다. 예를 들어, PI-IPM은 프로그래밍 가능하고 절연된 IPM을 나타냅니다. 이 모듈에는 DSP가 사용되며 소프트웨어를 작성할 수 있습니다. 앞으로 이 대가족을 특별히 소개하겠습니다.