分類/型態：元件與模組

物主/業主：德州儀器

物品編號：DRV7308

發表日期：2024.06

本次要介紹的產品，是來自德州儀器（TI）一款業界首創的650V三相智慧功率模組（Intelligent Power Module；IPM）－「DRV7308」，適用於250W馬達驅動器應用。將為大型電器和暖通空調（Heating, Ventilation and Air Conditioning；HVAC）系統帶來更具能源效益、同時體積更為輕巧的設計，一解極端氣候延伸而來能源壓力。

圖一 : 德州儀器首款GaN IPM－「DRV7308」

所謂的IPM，是一種整了IGBT、MOSFET等元件與驅動電路、保護電路等電路模組的統稱。由於它會依據所搭載的功率元件進行優化，以適應驅動條件和保護功能，而且易於使用，所以被稱之為智慧功率模組。

而DRV7308 GaN IPM的核心優勢就在於使用了第三類半導體材料的卓越能源效率。GaN具有高電子遷移率、高擊穿電壓等優異特性，使其在高頻、高功率應用中表現出色。DRV7308透過GaN技術，將逆變器效率提升至驚人的99%以上，相較於傳統矽基解決方案，功率損耗降低了50%。

在基本規格方面，DRV7308是一款三相智慧功率模組，內含205mΩ、650V增強型氮化鎵(GaN)場效電晶體，可驅動高達450V直流電壓的三相無刷直流(BLDC) 或永磁同步(PMSM)馬達。應用範圍包括磁場定向控制(FOC)、正弦電流控制和梯形(六步)電流控制等BLDC馬達控制。

圖二 : 使用DRV7308的馬達驅動逆變器印刷電路板(PCB)尺寸可縮減多達55%。（source：TI）

驅動效率超過99% 滿足全球能效標準

此元件採用12mm x 12mm QFN封裝，在20kHz切換頻率下，可使FOC驅動的 250W三相調變馬達驅動應用實現超過99%的效率，且無需散熱片。此外內建的啟動電路整流器帶有啟動電流限制，無需外部啟動二極體。

由於在功耗上的突破，讓工程師們在應對日益提高的SEER、MEPS、能源之星和 Top Runner等全球性標準時，有了更佳的解決之道。尤其是這些標準對家電和HVAC系統的能效提出了更高的要求。

除了卓越的能源效率，DRV7308 GaN IPM在傳輸效率與可靠性上也有傑出的表現，其失效時間和傳播延遲均低於200ns，遠低於業界平均水平。這意味著更高的脈衝寬度調變(PWM)切換頻率成為可能，進而減少了噪音和系統振動，帶來更好的寧靜體驗。

此外，DRV7308還整合了電流感測放大器、保護功能和逆變器級，大幅簡化了系統設計，縮小了方案尺寸和成本。其高功率密度和僅12mm x 12mm的小巧尺寸，使其成為150W至250W馬達驅動應用中最小的IPM。

另一方面，由於DRV7308的超高能源效率，因此它無需外部散熱元件，所以相較於其他IPM解決方案，使用DRV7308的馬達驅動逆變器印刷電路板(PCB)尺寸可縮減多達55%，能充分滿足家電產品小型化趨勢的需求。

其他的技術規格，包含輸出電流能力支援5A峰值電流；每個GaN FET的低導通電阻為在TA = 25°C時為205mΩ RDS(ON)、零反向恢復、低輸出電容、壓擺率控制，傳播延遲小於135ns，失效時間小於200ns。具有相位節點電壓壓擺率控制的整合閘極驅動器，壓擺率選項從5V/ns到40V/ns。

DRV7308也支援500ns最小低側導通時間，整合快速啟動GaN整流器、低側GaN FET開源引腳，支援1～3分流電流感應，以及60kHz硬開關。另也整合了11MHz、15V/μs放大器，可用於單分流電流感應器。也支援3.3V和5V邏輯輸入，並整合BRAKE功能，可同時打開所有低側GaN FET，也整合溫度感測器。

CTIMES 五項評比人文科技指標：★★★★

名稱：德州儀器首款GaN IPM－「DRV7308」

評比：

1.創新指標：5

2.精進品質：5

3.環保意識：5

4.人文關懷：3

5.服務評價：4

編輯評語

全球氣溫持續緩升，HAVC系統的使用率也隨著居高不下，讓能源的消耗率一直處於緊繃的局面，並直接間接的壓抑了全球為減碳所做的努力。而TI這款採用GaN技術的IPM產品正可扭轉此一局勢，它透過極高的能源效率，大幅降低了HAVC的能耗，並縮減了裝置的體積和成本，為節能減碳帶來了立即且顯著的成果。

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