熱泵是一種經過驗證的、高效且環保的供暖方式。它是全球可持續供暖趨勢的驅動力，并且使用的是低排放電力。在評估熱泵與傳統鍋爐和低排放氫氣等其他可再生和傳統建筑系統相比時，能源效率是一個關鍵因素。

　　通過轉向使用熱泵，歐盟(EU)可能會大幅減少其用于供暖的天然氣消耗。2021年全球熱泵銷售增長率超過15%，是前十年增長率的兩倍。歐盟的銷售增長了驚人的35%，這是推動這一擴展的主要因素。

　　預計從2021年到2026年，全球熱泵市場的復合年增長率(CAGR)為9.5%，市場規模預計將從2021年的532億美元增長到2026年的835億美元。從2021年起，預計到2030年，歐盟的熱泵安裝數量將增長335%，達到670萬臺以上。根據EIA報告，到2030年，全球的熱泵安裝數量將從2020年的1.8億增加到6億。

　　在提高熱泵效率中功率模塊的重要性

　　熱泵是多功能且能源高效的技術，用于制冷和供暖。熱泵可以通過反向閥改變制冷劑的流向，使其能夠為家庭供暖或制冷。該過程涉及空氣通過蒸發器線圈的傳遞，促進熱能從空氣轉移到制冷劑。熱能在制冷劑中循環，然后通過冷凝器線圈釋放，同時風扇將空氣吹過線圈。在此過程中，熱能從一個地方轉移到另一個地方，如下圖1所示。隨著我們朝著無碳排放的未來努力，需要具有高效電機控制功能的功率半導體。減小系統的整體尺寸和成本的同時提高效率是至關重要的。

　　新的能源效率法規對壓縮機和泵的實施，要求采用電子控制的電機，為功率電子設計師增加了額外的障礙。在冷卻器中使用帶有智能功率模塊(IPM)技術的逆變器系統以減少功耗達30%，相較于非逆變器系統。

　　IPM通過精確調節發送到三相電機的電力的頻率和電壓，來控制熱泵系統中逆變器壓縮機和風扇的功率流動(見圖2)。高效地控制電機有助于實現壓縮機和泵的更高能效標準。選擇一個功率高效且緊湊的IPM產品不僅可以節省能源，還可以讓設計師節省安裝空間，并在縮短開發時間的同時提高性能。onsemi的SPM31系列1200V IGBT就是三相熱泵應用的理想解決方案。

　　SPM 31：功率高效的電機控制

　　通過采用最新的Field Stop 7 (FS7) IGBT和第七代二極管技術，SPM31 IPM實現了卓越的效率和穩健性。這兩項技術顯著減少了電磁干擾(EMI)、降低了功率損耗并增加了功率密度。這些模塊配備了門驅動集成電路(IC)和其他保護功能，如欠壓鎖定、過流斷電、溫度監控和故障報告(見圖3)。

　　此外，與前一代解決方案和其他IPM選項相比，SPM31 IPM的尺寸更小(54.5 mm x 31mm x 5.6 mm)(見圖4)。SPM31解決方案實現了高功率密度、更高性能和更低的總系統成本。由于其在更小的封裝尺寸中的穩健性，它們是節省安裝空間的理想解決方案。

　　SPM31產品結構的目標是減小足跡和低功率模塊的增強可靠性。這是通過使用新的FS7 IGBT技術和基于轉移模壓包裝的增強型直接鍵合銅(DBC)基板以及新的門驅動高壓集成電路(HVIC)來實現的。

　　SPM31的低壓IC (LVIC) 為低側IGBT驅動配備了溫度感應功能，以提高系統的整體可靠性。LVIC生成的模擬信號與其溫度成正比。這個電壓用于監控模塊的溫度并實施必要的保護措施以防止過熱。

　　SPM31的一個相關特性是，其集成的HVIC有效地將邏輯級門輸入轉換為高側IGBT所需的隔離不同級門驅動，以有效地操作模塊內部的IGBT。每個相的負IGBT端子是單獨提供的，以適應多種控制方法。

　　對于高功率應用，封裝的散熱非常重要，以確保所需的性能。高質量封裝技術的關鍵方面在于優化封裝尺寸，同時保持出色的散熱性能，而不影響隔離等級。SPM31設備采用了DBC基板技術，實現了卓越的散熱性能。這項技術實現了增強的可靠性和散熱。功率芯片物理固定在DBC基板上(見圖5)。

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