汽車級750V、950A單側(cè)面直冷6管功率模塊NVH950S75L4SPB解析
在混合動力(HEV)和電動汽車(EV)牽引逆變器應(yīng)用領(lǐng)域,功率模塊的性能直接影響著整個系統(tǒng)的效率和可靠性。今天我們就來詳細(xì)解析安森美(onsemi)的一款明星產(chǎn)品——NVH950S75L4SPB功率模塊。
文件下載:NVH950S75L4SPB-D.PDF
產(chǎn)品概述
NVH950S75L4SPB屬于VE - Trac Direct系列高度集成的功率模塊,具有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的封裝尺寸,專為混合動力和電動汽車牽引逆變器應(yīng)用而設(shè)計。該模塊采用6管配置,集成了六個場截止4(FS4)750V窄臺面IGBT,能夠提供高電流密度,同時具備強(qiáng)大的短路保護(hù)能力和更高的阻斷電壓。而且,F(xiàn)S4 750V窄臺面IGBT在輕負(fù)載時表現(xiàn)出低功耗,有助于提高汽車應(yīng)用中的整體系統(tǒng)效率。
產(chǎn)品特性亮點
散熱設(shè)計優(yōu)勢
- 集成針翅式散熱器的直冷技術(shù):這種設(shè)計實現(xiàn)了超低雜散電感,能夠有效降低模塊在工作過程中的能量損耗。同時,模塊允許在 (T_{vjmax}=175^{circ} C) 下連續(xù)運(yùn)行,保證了在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性能。
- 優(yōu)化的針翅式散熱器:集成在底板中的針翅式散熱器,不僅提高了散熱效率,還簡化了模塊的組裝過程,增強(qiáng)了可靠性。
電氣性能優(yōu)越
- 低飽和電壓和開關(guān)損耗:低 (V_{CESAT }) 和開關(guān)損耗特性,使得模塊在工作時能夠減少能量損耗,提高能源利用效率。
- 汽車級FS4 750V窄臺面IGBT:采用先進(jìn)的IGBT技術(shù),具備快速恢復(fù)二極管芯片技術(shù),能夠提供高效的功率轉(zhuǎn)換。
- 4.2 kV隔離DBC基板:提供了良好的電氣隔離性能,確保模塊在高壓環(huán)境下的安全性和穩(wěn)定性。
易于集成
- 6管拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)易于集成到各種電路設(shè)計中,方便工程師進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計。
- 新一代壓配引腳:集成在功率模塊信號端子中的新一代壓配引腳,使得模塊的組裝更加方便,同時提高了連接的可靠性。
環(huán)保合規(guī)
該模塊符合無鉛(Pb - Free)和RoHS標(biāo)準(zhǔn),滿足環(huán)保要求。
引腳說明
| Pin # | Pin Function Description |
|---|---|
| P1, P2, P3 | 正功率端子 |
| N1, N2, N3 | 負(fù)功率端子 |
| 1 | 相1輸出 |
| 2 | 相2輸出 |
| 3 | 相3輸出 |
| G1 - G6 | IGBT柵極 |
| E1 - E6 | IGBT柵極返回 |
| C1 - C6 | 去飽和檢測/集電極感應(yīng) |
| T11, T12 | 相1溫度傳感器輸出 |
| T21, T22 | 相2溫度傳感器輸出 |
| T31, T32 | 相3溫度傳感器輸出 |
材料與安全性
材料組成
- DBC基板:采用SiN隔離基板,具有基本隔離性能,兩側(cè)覆銅。
- 端子:銅 + 鍍錫。
- 信號引線:銅 + 鍍錫。
- 針翅式底板:銅 + 鍍鎳。
阻燃性
模塊框架符合UL94V - 0阻燃等級,確保在發(fā)生火災(zāi)等情況時的安全性。
關(guān)鍵參數(shù)
絕對最大額定值
| Symbol | Parameter | Rating | Unit | |
|---|---|---|---|---|
| IGBT | ||||
| (V_{CES}) | 集電極 - 發(fā)射極電壓 | 750 | V | |
| (V_{GES}) | 柵極 - 發(fā)射極電壓 | ± 20 | V | |
| (I_{CN}) | 實現(xiàn)的集電極電流 | 950 | A | |
| (I_{C nom}) | 連續(xù)直流集電極電流,(T{vj} = 175 ° C),(T{F} = 65 ° C),參考散熱器 | 750(注2) | A | |
| (I_{CRM}) | 脈沖集電極電流 @ (V{GE} = 15 V),(t{p} = 1 ms) | 1900 | A | |
| (P_{tot}) | 總功率耗散 (T{vj} = 175 ° C),(T{F} = 65 ° C),參考散熱器 | 1300 | W | |
| Diode | ||||
| (V_{RRM}) | 重復(fù)峰值反向電壓 | 750 | V | |
| (I_{FN}) | 實現(xiàn)的正向電流 | 950 | A | |
| (I_{F}) | 連續(xù)正向電流,(T{vj} = 175 ° C),(T{F} = 65 ° C),參考散熱器 | 500(注2) | A | |
| (I_{FRM}) | 重復(fù)峰值正向電流,(t_{p} = 1 ms) | 1900 | A | |
| (I^{2}t) 值 | 浪涌電流能力,(t{p} = 10 ms),(T{vj} = 150 ° C) | 19000 | (A^{2}s) | |
| (T_{vj} = 175 ° C) | 16000 |
注:應(yīng)力超過最大額定值表中列出的值可能會損壞設(shè)備。如果超過任何這些限制,不能保證設(shè)備的功能,可能會發(fā)生損壞并影響可靠性。注2為通過特性/設(shè)計驗證,而非測試驗證。
熱特性
| Symbol | Parameter | Min | Typ | Max | Unit |
|---|---|---|---|---|---|
| IGBT.(R_{th,J - F}) | 結(jié)到流體熱阻,10 L/min,65 ° C,50/50乙二醇水混合液 | - | 0.083 | 0.10 | (° C/W) |
| Diode.(R_{th,J - F}) | 結(jié)到流體熱阻,10 L/min,65 ° C,50/50乙二醇水混合液 | - | 0.13 | 0.16 | (° C/W) |
典型應(yīng)用
- 混合動力和電動汽車牽引逆變器:為電動汽車的動力系統(tǒng)提供高效的功率轉(zhuǎn)換,確保車輛的動力性能和續(xù)航能力。
- 高功率轉(zhuǎn)換器:在工業(yè)和電力系統(tǒng)中,用于實現(xiàn)高功率的轉(zhuǎn)換和控制。
總結(jié)
NVH950S75L4SPB功率模塊憑借其出色的散熱設(shè)計、優(yōu)越的電氣性能、易于集成的特點以及環(huán)保合規(guī)性,成為混合動力和電動汽車牽引逆變器應(yīng)用的理想選擇。對于電子工程師來說,在設(shè)計相關(guān)系統(tǒng)時,這款模塊能夠提供可靠的性能支持,幫助實現(xiàn)高效、穩(wěn)定的功率轉(zhuǎn)換。你在實際設(shè)計中是否會考慮使用這樣的功率模塊呢?歡迎在評論區(qū)分享你的想法。
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