ST GaN 和 SIC 产品在电机控制中的应用： 在家用电器与电机驱动中的价值主张.pdf

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1、ST GaN和和SiC在电机控制中的应用：在电机控制中的应用：在家用电器和电机驱动器中的价值在家用电器和电机驱动器中的价值定位定位William Zhang 议程1工业电机控制市场总览2基于GaN的ST电机控制解决方案3基于SiC的ST家用电器解决方案4基于SiC的ST工业伺服解决方案2电机控制的现状IEA净零排放里程碑：到净零排放里程碑：到2035年，销售的所年，销售的所有工业电机均为同类产品的最佳水平有工业电机均为同类产品的最佳水平目前与同类最佳技术的差距为目前与同类最佳技术的差距为20%电机消耗了全球电力生产总量的电机消耗了全球电力生产总量的53%机器人机器人CAGR 14.9%车床工具

2、车床工具CAGR 8.8%半导体机器半导体机器CAGR 9.1%伺服驱动高端工业中的最高CAGR电机驱动器发货量（百万美元）和电机驱动器发货量（百万美元）和CAGR 21-25（%）*工业工业（消费品（消费品/商用）商用）工业工业（高端）（高端）*来源：Omdia 2022GaN SIP AVIPer模拟电机控制应用中的GaN5GaN功率功率SiPGaN SIP BVIPer模拟GaN功率功率SiPSTDRIVEG611PowerGaNVIPer，模拟GaN离散离散200 W350 W800 W循环泵/风扇ASPSTSPINASPSTSPINNMPSGaN BUASPSTDRIVE烘干机压缩机

3、、洗衣机冰箱压缩机使用GaN的交钥匙电机控制解决方案600 W功率功率GaN高功率和动态电机驱高功率和动态电机驱动器动器350 W效率和成本已效率和成本已优化优化GaN SIP解决方案解决方案350 W高端应用高端应用GaN SiP解决方案解决方案主要产品：主要产品：STM32H7 MCU 650 V e模式功率GaN 用于GaN的高速半桥驱动器 VIPerPlus高压转换器特性特性 800 W最大功率输出，带冷却风扇 减少了扭矩波动 优化了GaN驱动电压和瞬变 用于高功率和高动态需求的应用主要产品：主要产品：STM32G031 MCU650 V e模式GaN高功率密度半桥带高压驱动器MDme

4、sh功率MOSFET VIPerPlus高压转换器特性特性为获得最高效率进行了系统级别的优化用于尺寸缩小的PCB的GaN SIP优化了GaN驱动电压和瞬变用于低成本和以效率为导向的应用主要产品：主要产品：STM32G431 MCU650 V e模式GaN高功率密度半桥，带高压驱动器VIPerPlus节能高压转换器特性特性针对EMI和电机可靠性进行10V/ns dV/dt调谐用于尺寸缩小的PCB的GaN SIP4层，2 Oz，FR-4 PCB，得到总体更优的Rth(J-A)650 V GaN SIP A650 V GaN SIP B电机控制应用中GaN的重要组件7集成解决方案集成解决方案离散解决

5、方案离散解决方案STM32G0STM32G4HB栅极驱动栅极驱动器器HB栅极驱动栅极驱动器器HB栅极驱动栅极驱动器器GaN SIPGaN SIPGaN SIP600 V STDRIVEG611650 V GaN离散STM32H7HB栅极驱动栅极驱动器器HB栅极驱动栅极驱动器器HB栅极驱动栅极驱动器器STDRIVEG611GaN离散电机控制逆变器中的GaN带GANSPIN8为电机控制逆变器设计了为电机控制逆变器设计了3x GaN SIP；完全；完全ST BOM方法，包含方法，包含MCU；在；在MC应用中验证应用中验证GaNVIPER06TSV9113x GaN SIP BGaN SIPGaN S

6、IPGaN SIPPCB的GaN SiP逆变器热性能9 红外热成像摄像头用于温度测量 输出功率为300 W时性能极佳：温度仅上升到Tamb以上约35 适合具有高Tamb的应用红外线相机监测GaN SiP的外壳温度较小耗散区bbPCB上用于功率耗散的散热焊盘（大面积蓝色区域）较大耗散区最大耗散区PCB布局显著影响最大输出功率布局显著影响最大输出功率更高PWM频率可提升效率10基本概念20 kHz PWM100 kHz PWM不产生主动扭矩为了提高PWM开关频率，可减少不产生主动扭矩的电流谐波低压电机中的效率比较11参数参数单位单位值值标称电压（DC）V48标称电流（rms）A2.95额定扭矩mN