當(dāng)前，新型快速開關(guān)的碳化硅（SiC）功率晶體管首要以分立器件或裸芯片的形式被普遍供給，SiC器件的一系列特點(diǎn)，如高阻斷電壓、低導(dǎo)通電阻、高開關(guān)速度和耐高溫機(jī)能，使系統(tǒng)工程師能夠在電機(jī)驅(qū)動節(jié)制器和電池充電器的尺寸、重量節(jié)制和效力晉升等方面獲得顯著進(jìn)展，同時催促SiC器件的價錢延續(xù)下降?？墒?，在除夜功率操作中采納SiC還存在一些首要的制約成分，搜羅經(jīng)由精采優(yōu)化的功率模塊的可獲得性，還有設(shè)計(jì)高靠得住門級驅(qū)動的進(jìn)修曲線。智能功率模塊（IPM）經(jīng)由過程供給高度集成、即插即用的解決方案，可以加速產(chǎn)物上市并儉仆工程成本，從而能夠有用地應(yīng)對上述兩項(xiàng)挑戰(zhàn)。本文構(gòu)和了在電動汽車操作的功率轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)被選擇CISSOID三相全橋1200V SiC MOSFET智能功率模塊（IPM）系統(tǒng)所帶來的益處，出格默示在該系統(tǒng)是一個可擴(kuò)年夜的平臺系列。該系統(tǒng)操作了低內(nèi)哄手藝，供給了一種已整合的解決方案，即IPM；IPM由門極驅(qū)動電路和三相全橋水冷式碳化硅功率模塊組成，二者的配合已過優(yōu)化和協(xié)調(diào)。本文不單介紹了IPM的電氣和散熱特點(diǎn)，還構(gòu)和了IPM若何實(shí)現(xiàn)SiC器件優(yōu)勢的充實(shí)操作，及其中為關(guān)頭的成分，即便門極驅(qū)動器設(shè)計(jì)及SiC 功率電路驅(qū)動安然、靠得住地實(shí)現(xiàn)。圖1：CXT-PLA3SA12450AA三相全橋1200V/450A SiC智能功率模塊IPM仰仗低內(nèi)哄和增強(qiáng)的熱不變性實(shí)現(xiàn)更高的功率密度CXT-PLA3SA12450AA是CISSOID三相全橋1200V SiC智能功率模塊（IPM）系統(tǒng)中的一員，該系統(tǒng)搜羅了額定電流300A到600A的多個產(chǎn)物。這款三相全橋IPM具有較低導(dǎo)通耗損（Ron僅為3.25mΩ）、較低開關(guān)耗損，在600V/300A時開啟和關(guān)斷能量分袂為7.8mJ和8mJ（見表1）。對比前進(jìn)前輩的IGBT功率模塊，齊截工況下的開關(guān)耗損下降了起碼三分之二。CXT-PLA3SA12450AA經(jīng)由過程一個輕量化的鋁碳化硅（AlSiC）針翅底板進(jìn)行水冷，結(jié)到流體的熱阻（Rjl）為0.15°C/W。CXT-PLA3SA12450AA的額定結(jié)溫高達(dá)175°C，門柵極驅(qū)動電路可以在高達(dá)125°C的氣象中運(yùn)行。該IPM能夠承受高達(dá)3600V的隔離電壓（已過50Hz、1分鐘的耐壓測試）。表1：CXT-PLA3SA12450AA三相1200V/450A SiC MOSFET智能功率模塊的首要特點(diǎn)三維模子和可托賴的散熱特點(diǎn)使快速地實(shí)現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)成為可能CXT-PLA3SA12450AA的一除夜優(yōu)勢，即門級驅(qū)動和功率部門（含有AlSiC針翅水冷底板）高度集成。該特點(diǎn)使得IPM與電驅(qū)總成的其他部門，如直流電容、冷卻系統(tǒng)可以快速連絡(luò)，如圖2所示。CISSOID供給了各個部件的切確的3D參考設(shè)計(jì)，客戶的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員由此作為起點(diǎn)，可在極短的時刻內(nèi)實(shí)現(xiàn)方針系統(tǒng)設(shè)計(jì)。IPM充實(shí)操作了SiC功率器件的低導(dǎo)通和低開關(guān)耗損特點(diǎn)，并與門級驅(qū)動進(jìn)行了系統(tǒng)級的協(xié)調(diào)以獲得整體機(jī)能的優(yōu)化，在供給機(jī)能的同時，也有用地下降了散熱系統(tǒng)的空間占用，并提高了功率轉(zhuǎn)換器的效力。圖2：CXT-PLA3SA12450AA與DC電容和水冷的集成在Rjl（結(jié)到流體熱阻）為 0.15°C/W，流速為10L/min（50％乙二醇，50％水），進(jìn)口水溫75°C的前提下，可以計(jì)較出除夜延續(xù)漏極電流準(zhǔn)予值與外殼溫度之間的關(guān)系（基于結(jié)溫時的導(dǎo)通電阻和除夜工作結(jié)溫來計(jì)較），如圖3所示。圖3 : CXT-PLA3SA12450AA除夜延續(xù)漏極電流準(zhǔn)予值與外殼溫度之間的關(guān)系除夜延續(xù)漏極電流（準(zhǔn)予值）有助于理解和斗勁功率模塊的額定電流；品質(zhì)因數(shù)（Figure of Merit ，F(xiàn)oM）則揭露了相電流均值與開關(guān)頻率的關(guān)系，如圖4所示。該曲線是針對總線電壓600V、外殼溫度90°C、結(jié)溫175°C和占空比為50％的氣象計(jì)較的。FoM 曲線對體味模塊的合用性加倍有用。因?yàn)镃XT-PLA3SA12450AA的可擴(kuò)年夜性，圖4還揣度出了1200V/600A 模塊的安然工作規(guī)模（虛線所示）。圖4 :CXT-PLA3SA12450AA的相電流（Arms）與開關(guān)頻率的關(guān)系（測試前提：VDC= 600V，Tc = 90°C，Tj 此外，門極驅(qū)動器還搜羅了直流側(cè)電壓監(jiān)測功能，采納了更抓緊湊的變壓器模塊；，CXT-PLA3SA12450AA的安然規(guī)范合適2級污染度要求的爬電距離。魯棒的SiC門極驅(qū)動器使實(shí)現(xiàn)快速開關(guān)和低耗損成為可能CXT-PLA3SA12450AA的三相全橋門極驅(qū)動器設(shè)計(jì)，充實(shí)操作了CISSOID在單相SiC門極驅(qū)動器上所堆集的經(jīng)驗(yàn)，例如，CISSOID分袂針對62mm 1200V/300A 和快速開關(guān) XM3 1200V/450A SiC功率模塊設(shè)計(jì)的CMT-TIT8243和CMT-TIT0697 [3]單相柵極驅(qū)動器（見圖5）。和CMT-TIT8243、CMT-TIT0697一樣，CXT-PLA3SA12450AA的工作氣象溫度也為 125°C，所有元件均經(jīng)由了精心選擇和尺寸確認(rèn)，以保證在此額定溫度下運(yùn)行。該IPM還仰仗 CISSOID的高溫門極驅(qū)動器芯片組[4，5]和低寄生電容（典型值為10pF）的電源變壓器設(shè)計(jì)，使得高 dv/dt 和高溫度氣象下的共模電流降到點(diǎn)。圖5:用于快速開關(guān)XM3 1200V/450A SiC MOSFET功率模塊的CMT-TIT0697門極驅(qū)動器板CXT-PLA3SA12450AA 柵極驅(qū)動器仍有余量來撐持功率模塊的可擴(kuò)年夜性。該模塊的總門極電荷為 910nC。當(dāng)開關(guān)頻率為 25KHz 時，平均門極電流為 22.75mA。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于板載隔離DC-DC 電源的除夜電流能力95mA。是以，無需改削門極驅(qū)動器板，便可以提高功率模塊的電流能力和門極充電。操作多個并聯(lián)的門極電阻，現(xiàn)實(shí)的除夜 dv/dt 值可達(dá)10~20 KV/μs 。門極驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)可以招架高達(dá) 50KV/μs 的 dv/dt，從而在 dv/dt靠得住性方面供給了足夠的余量。門極驅(qū)動器的呵護(hù)功能提高了系統(tǒng)的功能安然性門極驅(qū)動器的呵護(hù)功能對確保功率模塊安然運(yùn)行相當(dāng)首要，當(dāng)驅(qū)動快速開關(guān)的SiC功率部件時更是如斯。CXT-PLA3SA12450AA門極驅(qū)動電路可以供給以下呵護(hù)功能：欠壓鎖定（UVLO）：CXT-PLA3SA12450AA門極驅(qū)動器會同時監(jiān)測初級和次級電壓，并在低于編程電壓時陳述故障。防堆疊：避免同時導(dǎo)通上臂和下臂，以避免半橋短路 。避免次級短路：隔離型DC-DC 電源一一周期的電流限制功能，可以避免門極驅(qū)動器發(fā)生任何短路（例如柵極 - 源極短路）。毛刺濾波器?：按捺輸入PWM燈號記號的毛刺，這些毛刺良多是由共模電流激發(fā)的。有源米勒鉗位（AMC）：在關(guān)斷后成立起負(fù)的門極電阻旁路，以呵護(hù)功率MOSFET不受寄生導(dǎo)通的影響。去飽和檢測：導(dǎo)通時，在消隱時刻往后搜檢功率通道的漏源電壓是不是高于閾值。軟關(guān)斷：在閃現(xiàn)故障的氣象下，可以遲緩封鎖功率通道，以除夜水平地下降因高 di/dt激發(fā)的過沖。結(jié)論CISSOID的SiC智能功率模塊系統(tǒng)，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員供給了一種優(yōu)化的解決方案，可以極除夜地加速他們的設(shè)計(jì)工作。驅(qū)動和水冷模塊的集成從一早就供給了可托賴的電氣和熱特點(diǎn)，從而縮短了有用操作全新手藝凡是所需要的漫長進(jìn)修曲線。CISSOID全新的、可擴(kuò)年夜的IPM系統(tǒng)，將為電動汽車操作中SiC手藝的試探者供給強(qiáng)除夜的手藝撐持。：Pierre Delatte ，CISSOID手藝官↓↓ 向下滑動，報(bào)名插手AIOT?↓↓