onsemi NVG800A75L4DSC2功率模塊：為電動(dòng)汽車(chē)牽引逆變器提供卓越性能

在電動(dòng)汽車(chē)（EV）和混合動(dòng)力汽車(chē)（HEV）蓬勃發(fā)展的今天，牽引逆變器作為核心部件，對(duì)功率模塊的性能、可靠性和散熱能力提出了更高的要求。onsemi的VE - Trac Dual Gen II NVG800A75L4DSC2功率模塊應(yīng)運(yùn)而生，為電動(dòng)汽車(chē)牽引逆變器應(yīng)用帶來(lái)了新的解決方案。

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產(chǎn)品概述

NVG800A75L4DSC2是一款具有雙側(cè)冷卻功能和緊湊尺寸的功率模塊，專(zhuān)為混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車(chē)牽引逆變器應(yīng)用而設(shè)計(jì)。該模塊采用半橋配置，包含兩個(gè)窄臺(tái)面場(chǎng)截止（FS4）IGBT芯片。其芯片組運(yùn)用了新型窄臺(tái)面IGBT技術(shù)，具備高電流密度、強(qiáng)大的短路保護(hù)能力和更高的阻斷電壓，能夠在電動(dòng)汽車(chē)牽引應(yīng)用中展現(xiàn)出色的性能。

產(chǎn)品特性

雙側(cè)冷卻

雙側(cè)冷卻設(shè)計(jì)能夠有效提高散熱效率，確保模塊在高功率運(yùn)行時(shí)保持較低的溫度，從而提升系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。對(duì)于電子工程師來(lái)說(shuō)，良好的散熱設(shè)計(jì)可以減少因過(guò)熱導(dǎo)致的故障，延長(zhǎng)模塊的使用壽命。

集成芯片級(jí)溫度和電流傳感器

模塊集成了芯片級(jí)溫度和電流傳感器，連續(xù)運(yùn)行時(shí)最高結(jié)溫 (T_{vj max }=175^{circ} C)。這使得工程師能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)模塊的溫度和電流狀態(tài)，及時(shí)采取措施防止模塊因過(guò)熱或過(guò)流而損壞。

低雜散電感

低雜散電感有助于降低開(kāi)關(guān)損耗和電磁干擾（EMI），提高系統(tǒng)的效率和電磁兼容性。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，低雜散電感可以減少能量損耗，提高系統(tǒng)的整體性能。

低導(dǎo)通和開(kāi)關(guān)損耗

低導(dǎo)通和開(kāi)關(guān)損耗能夠降低模塊的功耗，提高能源利用率。這對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)尤為重要，因?yàn)樗梢匝娱L(zhǎng)電池的續(xù)航里程。

汽車(chē)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

該模塊符合汽車(chē)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)AEC認(rèn)證并具備PPAP能力，能夠滿(mǎn)足汽車(chē)行業(yè)對(duì)可靠性和質(zhì)量的嚴(yán)格要求。電子工程師在設(shè)計(jì)汽車(chē)電子系統(tǒng)時(shí)，可以放心使用該模塊。

4.2 kV隔離DBC基板

采用4.2 kV隔離DBC基板，提供了良好的電氣隔離性能，增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性。

環(huán)保設(shè)計(jì)

該模塊為無(wú)鉛產(chǎn)品，符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)了環(huán)保理念。

典型應(yīng)用

混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車(chē)牽引逆變器

NVG800A75L4DSC2模塊是混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車(chē)牽引逆變器的理想選擇，能夠?yàn)檐?chē)輛提供高效、可靠的動(dòng)力輸出。

高功率DC - DC轉(zhuǎn)換器

在高功率DC - DC轉(zhuǎn)換器中，該模塊的高性能和可靠性也能得到充分發(fā)揮，滿(mǎn)足系統(tǒng)對(duì)功率轉(zhuǎn)換的需求。

引腳說(shuō)明

該模塊的引腳功能明確，包括低側(cè)發(fā)射極、高側(cè)集電極、集電極感應(yīng)、電流感應(yīng)、發(fā)射極感應(yīng)、柵極和溫度感應(yīng)等引腳。電子工程師在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)引腳功能正確連接模塊，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

材料與特性

材料

• DBC基板：采用 (Al{2} O{3}) 隔離基板，具有基本的隔離性能，兩側(cè)為銅層。
• 引線(xiàn)框架：銅材質(zhì)，表面進(jìn)行了鍍錫處理。

特性

• 連續(xù)工作結(jié)溫范圍：(-40) 至 (175^{circ} C)。
• 存儲(chǔ)溫度范圍：(-40) 至 (125^{circ} C)。
• 隔離電壓：交流 (4200 V)（(f = 50 Hz)，(t = 1 s)）。
• 爬電距離：端子間最小 (5.0 mm)。
• 電氣間隙：端子間最小 (3.2 mm)。
• 相對(duì)漏電起痕指數(shù)（CTI）：(>600)。
• 雜散電感：(8 nH)。
• 模塊引線(xiàn)電阻：(0.15 mΩ)。
• 模塊重量：(75 g)。
• 模塊端子M4螺絲扭矩：(2.2 Nm)。

絕對(duì)最大額定值

IGBT

• 集電極 - 發(fā)射極電壓（(V_{CES})）：(750 V)。
• 柵極 - 發(fā)射極電壓（(V_{GES})）：(pm20 V)。
• 實(shí)現(xiàn)的集電極電流（(I_{CN})）：(800 A)。
• 連續(xù)直流集電極電流（(I_{C nom})）：在 (T{vJmax} = 175^{circ}C)，(T{F} = 65^{circ}C)，參考散熱器條件下為 (550 A)。
• 脈沖集電極電流（(I_{CRM})）：在 (V{GE} = 15 V)，(t{p} = 1 ms) 時(shí)為 (1600 A)。

二極管

• 重復(fù)峰值反向電壓（(vert V_{RRM} vert)）：(750 V)。
• 實(shí)現(xiàn)的正向電流（(I_{FN})）：(800 A)。
• 連續(xù)正向電流（(I_{F})）：在 (T{vJmax} = 175^{circ}C)，(T{F} = 65^{circ}C)，參考散熱器條件下為 (420 A)。
• 重復(fù)峰值正向電流（(I_{FRM})）：(t_{p} = 1 ms) 時(shí)為 (1600 A)。
• 浪涌電流能力（(I^{2}t) 值）：在 (V{R} = 0 V)，(t{p} = 10 ms)，(T{vJ} = 150^{circ}C) 時(shí)為 (20000 A^{2}s)；在 (T{vJ} = 175^{circ}C) 時(shí)為 (18000 A^{2}s)。

需要注意的是，超過(guò)最大額定值可能會(huì)損壞器件，影響其功能和可靠性。

熱特性

IGBT的有效熱阻 (R_{th,J - C}) 在 (10 L/min)，(65^{circ}C)，(50/50) 乙二醇 - 水（EGW），參考散熱器條件下，典型值為 (0.07 - 0.09^{circ}C/W)。熱特性對(duì)于模塊的性能和可靠性至關(guān)重要，電子工程師在設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)時(shí)需要充分考慮這些參數(shù)。

電氣特性

IGBT特性

• 集電極 - 發(fā)射極飽和電壓（(V_{CESAT})）：在不同的結(jié)溫和電流條件下有不同的值，如在 (T{VJ}=150^{circ}C)，(V{GE}=15 V)，(I_{C}=800 A) 時(shí)為 (1.30 - 1.69 V)。
• 閾值電壓：(V{CE}= V{GE})，(I_{c} = 500 mA) 時(shí)為 (4.5 - 6.5 V)。
• 總柵極電荷（(Q_{g})）：在 (V{GE}=-8) 至 (15 V)，(V{CE}=400 V) 時(shí)為 (1.7 μC)。
• 內(nèi)部柵極電阻（(R_{Gint})）：文檔未給出具體值。
• 輸入電容（(C_{ies})）：在 (V{CE}=30 V)，(V{GE}=0 V)，(f = 100 KHz) 時(shí)文檔未給出具體值。
• 輸出電容（(C_{oes})）：在 (V{CE}=30 V)，(V{GE}=0 V)，(f = 100 KHz) 時(shí)為 (1.48 nF)。
• 反向傳輸電容：在 (V{CE}=30 V)，(V{GE}=0 V)，(f = 100 KHz) 時(shí)為 (0.19 nF)。
• 開(kāi)通延遲時(shí)間（(T_{d.on})）：在不同的結(jié)溫和電流條件下有不同的值，如在 (T{VJ}=25^{circ}C)，(I{C}=600 A)，(V{CE}=400 V)，(R{g.on} = 4.7 Ω) 時(shí)為 (382 ns)。
• 關(guān)斷延遲時(shí)間：在 (T{VJ}=25^{circ}C) 時(shí)為 (917 ns)，在 (T{VJ}=175^{circ}C) 時(shí)為 (1042 ns)。
• 下降時(shí)間（(T_{f})）：在 (R{g.off} = 15Ω)，(T{VJ}=175^{circ}C) 時(shí)文檔未給出具體值。
• 開(kāi)通開(kāi)關(guān)損耗（(E_{ON})）：在不同的結(jié)溫和條件下有不同的值，如在 (T_{VJ}=25^{circ}C) 時(shí)文檔未給出具體值。
• 關(guān)斷開(kāi)關(guān)損耗（(E_{OFF})）：在 (T{VJ}=25^{circ}C) 時(shí)為 (33.57 J)，在 (T{VJ}=175^{circ}C) 時(shí)為 (47.30 J)。

反向二極管特性

• 反向恢復(fù)能量（(E_{rr})）：在 (I{F}=600 A)，(V{R}=400 V)，(V{GE}=-8 V)，(T{VJ}=25^{circ}C) 時(shí)為 (14.89 J)，在 (T_{VJ}=150^{circ}C) 時(shí)為 (17.12 J)。

傳感器特性

溫度傳感器在 (T{V J}=25^{circ}C)，(R{shunt} = 10Ω)，(I_{C}=1600 A) 時(shí)的值為 (2.5)（文檔未明確單位）。

典型特性

文檔中給出了一系列典型特性曲線(xiàn)，包括IGBT輸出特性、轉(zhuǎn)移特性、開(kāi)關(guān)損耗與電流和電阻的關(guān)系、二極管正向特性、開(kāi)關(guān)損耗與電流和電阻的關(guān)系、溫度傳感器特性、電流傳感器特性等。這些曲線(xiàn)對(duì)于電子工程師理解模塊的性能和進(jìn)行電路設(shè)計(jì)具有重要的參考價(jià)值。

機(jī)械尺寸

該模塊采用AHPM15 55x55 CASE MODHS封裝，文檔詳細(xì)給出了其機(jī)械尺寸和公差要求。在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，工程師需要根據(jù)這些尺寸來(lái)確保模塊的安裝和散熱。

訂購(gòu)信息

NVG800A75L4DSC2的封裝為AHPM15 - CEA Module Case MODHS（無(wú)鉛），每3個(gè)管裝，每管6個(gè)，共18個(gè)單位。

總的來(lái)說(shuō)，onsemi的NVG800A75L4DSC2功率模塊憑借其出色的性能、可靠的質(zhì)量和豐富的特性，為電動(dòng)汽車(chē)牽引逆變器和高功率DC - DC轉(zhuǎn)換器等應(yīng)用提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。電子工程師在設(shè)計(jì)相關(guān)系統(tǒng)時(shí)，可以充分考慮該模塊的優(yōu)勢(shì)，以實(shí)現(xiàn)高效、可靠的電路設(shè)計(jì)。你在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)類(lèi)似功率模塊的散熱或電氣性能問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。