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聊聊英飛凌的汽車模塊HybridPACK

功率半導(dǎo)體那些事兒 ? 來(lái)源:功率半導(dǎo)體那些事兒 ? 2023-09-15 09:24 ? 次閱讀
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新能源汽車的發(fā)展蒸蒸日上,對(duì)于半導(dǎo)體器件的要求,不僅僅是功率半導(dǎo)體都提出了更好的需求。作為功率半導(dǎo)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(shì),在很多時(shí)候它充當(dāng)了更多的是一個(gè)引領(lǐng)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(xué)習(xí)的模樣。今天我們就來(lái)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(gè)過(guò)程,很多時(shí)候我們聊得最多的就是權(quán)衡。目前,就傳統(tǒng)硅基的統(tǒng)治地位,碳化硅的破風(fēng)而言,各種因素(可能主要的是性價(jià)比)決定了碳化硅不能完全推翻硅基的“江山”,很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)會(huì)是“一山二虎(或三虎(GaN))”的局勢(shì)。

英飛凌官網(wǎng)有個(gè)8月份的文章,講的是針對(duì)未來(lái)牽引逆變器的破局,其中聊到,

“功率半導(dǎo)體技術(shù),如硅igbt或?qū)拵叮╓BG)半導(dǎo)體,具有不同的性能特性,適合于不同的目標(biāo)應(yīng)用。半導(dǎo)體材料的選擇不僅取決于需要降低成本或縮小應(yīng)用程序的尺寸。越來(lái)越多的設(shè)計(jì)師正在尋求以創(chuàng)造性的方式使用和結(jié)合半導(dǎo)體材料,以減少材料需求和克服供應(yīng)限制。創(chuàng)新的方法挑戰(zhàn)了先前建立的概念,即某些應(yīng)用被鎖定在特定的統(tǒng)一半導(dǎo)體材料。例如,在過(guò)去,人們假設(shè)逆變器必須用相同的半導(dǎo)體材料來(lái)設(shè)計(jì),現(xiàn)在,融合技術(shù)(Si+SiC)正在為新的設(shè)計(jì)可能性鋪平道路。然而,這就需要深入了解電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)和不同的汽車應(yīng)用要求。技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者英飛凌正在開創(chuàng)半導(dǎo)體材料的創(chuàng)新組合的新逆變器設(shè)計(jì),在成本和性能優(yōu)化方面達(dá)到市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的平衡?!?/p>

這里不自覺(jué)讓人聯(lián)想到三月份關(guān)于Tesla減少75%碳化硅用量的話題,

Tesla:減少75%的SiC用量!會(huì)是它嗎?

英飛凌這個(gè)文章給出了對(duì)于汽車模塊短期未來(lái)的展望。

目前牽引逆變器的趨勢(shì)

不同封裝和技術(shù)

我們可以好像看到接下來(lái)我們要聊的(T-PAK)封裝,但今天我們要聊的是HybridPACK。

HybridPACK Drive Roadmap

HybridPACK Drive

英飛凌目前HPD封裝模塊有基于EDT芯片技術(shù)和CoolSiC技術(shù)的,官網(wǎng)顯示小電流也有T4/1200V的,同時(shí)針對(duì)水冷散熱設(shè)計(jì)也有pin-fin和Wave(帶狀連接)兩種,下面我們就來(lái)聊一聊。

EDT2芯片技術(shù)

EDT2通過(guò)改善元胞設(shè)計(jì),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(dǎo)通損耗),并優(yōu)化了拖尾電流的載流子(Eoff)。

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模塊設(shè)計(jì)

HPD封裝的優(yōu)勢(shì)

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(guān)速度,同時(shí)也增加了電壓裕量,允許更高的母線電壓。

有一個(gè)長(zhǎng)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(qū)動(dòng)PCB上,而無(wú)需附加的電纜和連接器。

采用PressFIT技術(shù)作為控制端引腳連接方式,它非常抵抗腐蝕環(huán)境和機(jī)械應(yīng)力。如振動(dòng)和鹽大氣,PressFIT安裝過(guò)程可以節(jié)省約2分鐘,壓力安裝工藝比標(biāo)準(zhǔn)的選擇性焊接工藝快10到20倍。

HPD模塊有24個(gè)壓接引腳,為了保證足夠的壓力,采用兩個(gè)X形簡(jiǎn)化全自動(dòng)安裝。

水冷散熱結(jié)構(gòu)

HPD封裝有兩種水冷板結(jié)構(gòu),一種是上篇提到的pin-fin結(jié)構(gòu),同時(shí)為了改善pin-fin結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)靈活性低,用料多等(熱阻好像會(huì)高那么一丟丟相比于pin-fin,<6%),給到了被叫作wave結(jié)構(gòu)(生動(dòng)形象)。

當(dāng)然也有較低成本的平底板版本。

小結(jié)

英飛凌HybridPACK Drive封裝可以說(shuō)是市面上最為常見(jiàn)的汽車模塊封裝了,一方面可見(jiàn)英飛凌的“榜樣效應(yīng)”,同時(shí)也說(shuō)明了這種封裝在汽車行業(yè)的可接受度。而針對(duì)高端乘用車,汽車模塊封裝想必會(huì)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(jié)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(lái),我們將會(huì)一起聊聊T-PAK模塊。今天的內(nèi)容希望你們能夠喜歡!

審核編輯:湯梓紅

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場(chǎng)。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問(wèn)題,請(qǐng)聯(lián)系本站處理。 舉報(bào)投訴
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原文標(biāo)題:車規(guī)模塊系列(二):英飛凌HybridPACK系列

文章出處:【微信號(hào):功率半導(dǎo)體那些事兒,微信公眾號(hào):功率半導(dǎo)體那些事兒】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

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