牽引逆變器被稱為電驅(qū)系統(tǒng)的 “心臟”，為車輛行駛提供必需的扭矩與加速度。當(dāng)前，很多純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車均采用IGBT技術(shù)。而碳化硅(SiC)技術(shù)的引入，進(jìn)一步拓展了牽引逆變器效率與性能的邊界。盡管 IGBT 和碳化硅都是牽引逆變器系統(tǒng)的可行選擇，但逆變器在整個(gè)牽引系統(tǒng)中的效率與性能表現(xiàn)，仍受多種因素影響。在牽引逆變器的設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)換效率和峰值功率是兩大核心考量。本文將聚焦安森美(onsemi) 解決方案的特性和優(yōu)勢(shì)展開講解。

牽引逆變器——功率級(jí)

在下面示例的電路圖中，MOSFET是逆變器中最關(guān)鍵的元件， 因?yàn)樗鼈兛刂屏飨?a target="_blank">電機(jī)的電流以產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。

逆變器的三個(gè)橋臂將直流電池電壓轉(zhuǎn)換為三相交流電壓和電流， 以驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 該功率級(jí)通過檢測(cè)運(yùn)行時(shí)的溫度、 電壓和電流來進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)。 MCU 輸出的控制信號(hào)通過帶有電氣隔離的柵極驅(qū)動(dòng)器以 PWM 信號(hào)的形式傳輸?shù)焦β始?jí)。

牽引逆變器和電動(dòng)汽車電機(jī)的高效運(yùn)行， 是良好的 MCU 控制、 快速的信號(hào)反饋與精確的感知相結(jié)合的結(jié)果。 在能量回收制動(dòng)過程中， MCU 控制會(huì)發(fā)生變化， 此時(shí)相同的功率級(jí)將能量從電機(jī)(作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行) 傳輸回直流電池。

安森美提供三種使用 EliteSiC 器件構(gòu)建高性能功率級(jí)的方法：

使用帶有針鰭散熱器的單個(gè)6-pack架構(gòu)模塊(SSDC39) ， 實(shí)現(xiàn)最高集成度的解決方案。

使用 3 個(gè)半橋模塊(AHPM15) ， 在保持性能的同時(shí)提供更高的設(shè)計(jì)靈活性。

使用 6 個(gè)無(wú)封裝裸芯形式的 M3e MOSFET， 打造您專屬的自定義模塊設(shè)計(jì)。

牽引逆變器用產(chǎn)品

用于牽引逆變器的VE-Trac SiC模塊

碳化硅(SiC) 技術(shù)通過提升牽引逆變器的效率和性能， 正在引領(lǐng)純電動(dòng)汽車的革新。 SiC 提供卓越的效率和峰值功率， 尤其是在更高電壓下， 這使其成為對(duì)續(xù)航里程和性能至關(guān)重要的電動(dòng)車的理想選擇。

SSDC39 6-pack功率模塊系列采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)封裝， 提供更佳的性能、 更好的效率和更高的功率密度。

NVXR17S90M2SPB模塊集成了900V 1.7mΩ的SiC MOSFET， 采用6-pack配置的SSDC39封裝。

為了便于裝配并提高可靠性， 新一代的Press-Fit引腳集成到功率模塊的信號(hào)終端上。 為實(shí)現(xiàn)直接冷卻，采用凝膠填充封裝技術(shù)， 并在底板上集成優(yōu)化的針鰭散熱器。 該模塊設(shè)計(jì)符合 AQG324 車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

圖： SSDC39 功率模塊內(nèi)部的 6-pack MOSFET 配置

新一代 EliteSiC 1200 V M3e MOSFET 技術(shù)

安森美高性能的第三代 1200 V SiC MOSFET ——NCS025M3E120NF06X， 采用無(wú)封裝的 5x5 mm 裸芯形式， 可靈活應(yīng)用于任何自定義模塊設(shè)計(jì)中。 基于安森美最新一代 SiC MOSFET 技術(shù)， M3e 系列具有同類產(chǎn)品中最低的導(dǎo)通電阻， 典型值為

11.0 mΩ(測(cè)試條件： VGS = 18 V， ID = 135 A， TJ = 25 ℃) ， 使其成為汽車牽引逆變器應(yīng)用的理想選擇。

用于牽引逆變器應(yīng)用的新型 B2S 和 B6S 功率模塊工程樣品， 基于全新的1200 V SiC M3e 技術(shù)。 B2S 模塊采用可燒結(jié)的半橋結(jié)構(gòu)， 而 B6S 則是更大尺寸、 集成散熱器的6-pack模塊。 如需獲取這些模塊的首批工程樣品， 請(qǐng)聯(lián)系安森美銷售團(tuán)隊(duì)。

M3e MOSFET 代表了平面技術(shù)的最終發(fā)展方向， 其晶胞間距相比 M1 系列縮小了超過 60%。

上圖： B2S 可燒結(jié)半橋模塊，尺寸為 58 x 64 x 8.6 mm

右圖：配備安森美最新隔離型柵極驅(qū)動(dòng)器的 B2S 驅(qū)動(dòng)板