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上海贝岭V/15AIGBT助力高效率工业缝纫机驱动器设计上海贝岭-上海贝岭(24.,-0.89,-3.46%)V/15AIGBT助力高效率工业缝纫机驱动器设计来源：上海贝岭
电机改变了世界，并将继续在各个层面改变这个世界！从日常生活中的电动牙刷到地铁建设中用的盾构机，电机应用与我们的生活息息相关。现在使用的电机的数量和种类都非常惊人，据统计，电机及其控制系统的用电量约占全球总用电量的一半。对此进一步分析发现，全球30％的电力消耗用于驱动工业应用中的电机。预估到年，全球工业领域的能源消耗量预计将翻一番。随着对能源成本和有限资源的认识的提升以及“碳中和”“碳达标”政策要求，提高驱动电机用电效率的必要性变得更加突出。
随着电机在各种领域不断应用，工业缝纫机（如图1）也开始逐渐出现在人们的日常生活和工业生产中。不单单是制衣业需要用到缝纫机，制鞋业、制帽业、手提包等凡是有缝接的地方都要用到缝纫机，用途十分广泛。工业缝纫机系统工作的中枢大脑是电机驱动器，而IGBT器件又是电机驱动器的核心元件。IGBT产品的性能和品控直接影响着工业缝纫机系统的效率和使用寿命。
图1工业缝纫机实物图
Q2
市场介绍
■?我国缝制机械制造业作为传统的轻工装备制造行业，通过跟随式发展和多年来在制造基础上的投入，利用丰富的劳动力资源、低廉的制造成本、比较完善的零部件配套体系以及人口多服装产业需求大等优势，产业快速发展壮大起来，一跃成为世界上 的缝制机械产、销基地。据统计，截至年前三季度我国缝制机械行业规模以上企业营业收入为.9亿元，利润总额为16.72亿元，同比增长9.7%。截至年前三季度工业缝纫机产量为.65万台。
■内销量方面，-年我国工业缝纫机内销量具有一定波动性，年受新冠疫情的影响，服装、箱包等下游行业需求上升明显，导致对工业缝纫机需求量增加，年我国工业缝纫机内销量为万台。
■?外销方面，我国工业缝纫机出口数量自年以来始终维持向上趋势，具体受行业周期性影响呈现波动上升态势。海外需求较国内市场需求更坚挺的原因在于我国工业缝纫机出口国家多为近些年逐步承接我国下游服装制造业转移的东南亚国家，市场规模正在扩大，同时国产工业缝纫机较欧美日产品具备价格优势，深受新兴市场的青睐。据统计，截至年末我国工业缝纫机出口量为万台。
■从上述市场情况可以了解到，工业缝纫机市场需求量巨大，无论是内销还是出口，国内厂商均有较大的份额，这也是很多电子制造业都瞄准的重要市场领域。
Q3
主流方案介绍
■?工业缝纫机通常使用V单相交流网电输入，直流母线电压约V~V，一般选用V电压等级的IGBT器件，电机功率范围主要集中在W到W功率段。与常见的工业三相交流电机典型系统一样，工业缝纫机主电路拓扑如图2所示。其中，绿色区域为IGBT组成的三相全桥逆变电路。逆变电路受控制器PWM控制，对直流母线进行斩波换相，最终实现直流到交流的电能变换。通常开关频率在16kHz~30kHz之间。
图2?工业缝纫机主电路拓扑
■?目前业界主流控制方案为六步方波和FOC两种控制策略，控制策略有较大差异，但硬件实现基本一致。如果只 Q4
技术特点
01
器件技术
针对中小功率电机驱动系统具体要求，上海贝岭推出了新的V/15AIGBT产品BLG15T65FUL。通过改善Vce-Eoff的折中性能，实现了低Vce(on)和高可靠性，降低了IGBT器件通态损耗。在芯片层，BLG15T65FUL引入dummytrench的结构，该结构很好的优化了器件的电容电荷参数，提高了器件的开关速度，在应用端可显著降低开关损耗，间接提高开关频率，这对应用端控制精度和效率有较大帮助。对于中等开关频率的电机驱动应用，BLG15T65FUL对比竞品有较好的导通压降Vce(on)，同时搭配正向压降较低的续流二极管，可在大功率输出工况下显著提升电机驱动器效率。市场工业缝纫机驱动器主流方案拆解后如图3所示。
图3市场主流工业缝纫机驱动器
02
器件参数性能
BLG15T65FUL有更低的导通压降Vce（sat），可显著降低器件工作时通态损耗。此外，BLG15T65FUL具有较小的寄生电容，这保证了器件有更高的开关速度，可以适应更高的开关频率和较低的开关损耗（Eon/Eoff）。此外，较低的Qg也有助于降低对栅极驱动的功率能力的要求，驱动更容易。
03
给系统带来的优势
上海贝岭BLG15T65FUL基于优异的器件性能，为工业缝纫机系统顺利通过短路实验、堵转实验和温升实验提供了保障。以W工业缝纫机为例，实验室环境下30A相电流输出情况下损耗占比图4所示。
图4?驱动器IGBT损耗分布
可以看出系统应用中功率器件的开关损耗和通态损耗都不可忽略，由于BLG15T65FUL开关损耗和通态损耗都有较好表现，所以真实应用中替换竞品后温升效果会有明显改善。与同类竞品相比，实验室满载状态下BLG15T65FUL可以使系统温升优化约8%。
04
工业级品控，满足严酷环境使用需要
BLG15T65FUL以工业级的设计和封装，通过的可靠性验证如下：
如需进一步了解上海贝岭功率器件产品，可