道由白云盡,春與青溪長。時有落花至,遠隨流水香。
新能源汽車的發(fā)展蒸蒸日上,對于半導體器件的要求,不僅僅是功率半導體都提出了更好的需求。作為功率半導體行業(yè)No.1的英飛凌也給我們呈現(xiàn)了多樣性的發(fā)展態(tài)勢,在很多時候它充當了更多的是一個引領者的角色,分立式,工業(yè)或者汽車模塊,往往都是各大廠家學習的模樣。今天我們就來聊聊英飛凌的汽車模塊--HybridPACK。
Si&SiC協(xié)同作戰(zhàn)
任何事物的發(fā)展都需要一個過程,很多時候我們聊得最多的就是權衡。目前,就傳統(tǒng)硅基的統(tǒng)治地位,碳化硅的破風而言,各種因素(可能主要的是性價比)決定了碳化硅不能完全推翻硅基的“江山”,很長一段時間內(nèi)會是“一山二虎(或三虎(GaN))”的局勢。
英飛凌官網(wǎng)有個8月份的文章,講的是針對未來牽引逆變器的破局,其中聊到,
“功率半導體技術,如硅igbt或寬帶隙(WBG)半導體,具有不同的性能特性,適合于不同的目標應用。半導體材料的選擇不僅取決于需要降低成本或縮小應用程序的尺寸。越來越多的設計師正在尋求以創(chuàng)造性的方式使用和結合半導體材料,以減少材料需求和克服供應限制。創(chuàng)新的方法挑戰(zhàn)了先前建立的概念,即某些應用被鎖定在特定的統(tǒng)一半導體材料。例如,在過去,人們假設逆變器必須用相同的半導體材料來設計,現(xiàn)在,融合技術(Si+SiC)正在為新的設計可能性鋪平道路。然而,這就需要深入了解電動傳動系統(tǒng)和不同的汽車應用要求。技術領導者英飛凌正在開創(chuàng)半導體材料的創(chuàng)新組合的新逆變器設計,在成本和性能優(yōu)化方面達到市場驅動的平衡?!?/em>
這里不自覺讓人聯(lián)想到三月份關于Tesla減少75%碳化硅用量的話題,
Tesla:減少75%的SiC用量!會是它嗎?
英飛凌這個文章給出了對于汽車模塊短期未來的展望。
?目前牽引逆變器的趨勢
?不同封裝和技術
我們可以好像看到接下來我們要聊的(T-PAK)封裝,但今天我們要聊的是HybridPACK。
?HybridPACK Drive Roadmap
感興趣的可以去英飛凌官網(wǎng)下載看看:"Optimizing power technology for efficient traction inverters"
HybridPACK Drive
英飛凌目前HPD封裝模塊有基于EDT芯片技術和CoolSiC技術的,官網(wǎng)顯示小電流也有T4/1200V的,同時針對水冷散熱設計也有pin-fin和Wave(帶狀連接)兩種,下面我們就來聊一聊。
EDT2芯片技術
EDT2通過改善元胞設計,減小了門極電荷,增加了電流密度。為了減小了損耗提高效率,減小了芯片厚度(Vcesat/導通損耗),并優(yōu)化了拖尾電流的載流子(Eoff)。
模塊設計
HPD封裝的優(yōu)勢
更小的封裝和模塊內(nèi)部芯片布局,相比于HP2模塊大小減小了20%,雜散電感從14nH降低到了8nH,減小了電壓尖峰,即能夠允許更快的開關速度,同時也增加了電壓裕量,允許更高的母線電壓。
有一個長的AC輸出端子版本,以便適配電流傳感器,如果電流傳感器端子與模塊控制端子具有相同的高度,則電流傳感器可以直接連接到柵極驅動器PCB上,而無需附加的電纜和連接器。
采用PressFIT技術作為控制端引腳連接方式,它非常抵抗腐蝕環(huán)境和機械應力。如振動和鹽大氣,PressFIT安裝過程可以節(jié)省約2分鐘,壓力安裝工藝比標準的選擇性焊接工藝快10到20倍。
HPD模塊有24個壓接引腳,為了保證足夠的壓力,采用兩個X形簡化全自動安裝。
水冷散熱結構
HPD封裝有兩種水冷板結構,一種是上篇提到的pin-fin結構,同時為了改善pin-fin結構的設計靈活性低,用料多等(熱阻好像會高那么一丟丟相比于pin-fin,<6%),給到了被叫作wave結構(生動形象)。
當然也有較低成本的平底板版本。
小結
英飛凌HybridPACK Drive封裝可以說是市面上最為常見的汽車模塊封裝了,一方面可見英飛凌的“榜樣效應”,同時也說明了這種封裝在汽車行業(yè)的可接受度。而針對高端乘用車,汽車模塊封裝想必會更多樣化更具特色。
多因素(Si/SiC,封裝,散熱等等)的不同種組合,再結合不同廠家的不同需求,造就了汽車模塊的多種多樣。
接下來,我們將會一起聊聊T-PAK模塊。今天的內(nèi)容希望你們能夠喜歡!
參考文獻:
1,Rui Rong, 'An 820A 750V Compact IGBT Module with New Chip Technology for Automotive Inverter Application'
2,Infineon AN,‘Optimizing power technology for efficient traction inverters’