分析混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì)中大功率器件的應(yīng)用
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時(shí)間：2011-06-14
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
1. 高效的高壓IGBT：在電壓范圍為600V至1200V條件下，要想高效地開(kāi)關(guān)幾百安培的大電流，需要采用這種類(lèi)型的功率開(kāi)關(guān)。相對(duì)于MOSFET而言，世界一流的溝槽型IGBT在這些高壓條件下能效更高。這些器件在極高的電流密度條件下，具備極低的導(dǎo)通電阻。如果采用標(biāo)準(zhǔn)引線鍵合封裝，其性能將會(huì)極大地受到這種傳統(tǒng)裝配技術(shù)的限制。因此IR公司采用專(zhuān)利的可焊正面金屬工藝，使IGBT能夠被焊接在兩側(cè)，從而徹底避免在換流器或轉(zhuǎn)換器模塊中使用引線鍵合。該解決方案可解決上文所述的兩個(gè)以上的問(wèn)題：由于避免了“鍵合引線脫落”這種典型的故障模式，無(wú)引線鍵合裝配的可靠性和穩(wěn)健性大幅提高。潛在的故障機(jī)制是焊劑磨損殆盡，但這需要很長(zhǎng)的時(shí)間和很高的應(yīng)力。采用這種技術(shù)的模塊廠商可使用更小的器件——相對(duì)于一流的引線鍵合裝配解決方案，可在更高溫度條件下運(yùn)行，并能夠承受更寬的溫度變化。圖2顯示的是高級(jí)無(wú)引線鍵合裝配的應(yīng)力測(cè)試典型結(jié)果。
圖2：采用基于專(zhuān)利陶瓷的定制封裝的引線鍵合IGBT，與無(wú)引線鍵合雙面焊接IGBT的功率循環(huán)的比較。左圖和右圖顯示不同的溫度應(yīng)力剖面，每個(gè)豎條代表一種被測(cè)器件。
除提高穩(wěn)健性外，采用前面可焊金屬的器件還能改善其他問(wèn)題，包括寄生電感、產(chǎn)生噪聲的振鈴以及大電流開(kāi)關(guān)帶來(lái)的電磁干擾等。通過(guò)實(shí)現(xiàn)雙面焊接連接，感應(yīng)率被降至最低或者完全消失。事實(shí)證明，IR公司的無(wú)引線鍵合器件相對(duì)于任何標(biāo)準(zhǔn)的引線鍵合或塑料封裝器件，具備更出色的開(kāi)關(guān)性能。例如，圖3為IR公司的專(zhuān)利DirectFET封裝與引線鍵合塑料封裝器件的快速開(kāi)關(guān)性能比較。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/197421.htm
圖3：IR公司的專(zhuān)有無(wú)引線鍵合DirectFET封裝，可降低寄生電感和振鈴，明確具備更出色的電磁干擾性能。
2. 先進(jìn)的封裝是高效電源管理平臺(tái)的另一個(gè)重要的因素。如上文所述，IR公司針對(duì)汽車(chē)行業(yè)推出了十分先進(jìn)的封裝技術(shù)。將結(jié)實(shí)耐用的前面金屬層置于我們的硅開(kāi)關(guān)（MOSFET、IGBT）上，使我們能夠?qū)o(wú)引線鍵合的芯片級(jí)功率封裝應(yīng)用于所有功率開(kāi)關(guān)。直接封裝（Direct-Packages）具備出色的開(kāi)關(guān)性能、基本為零的寄生電感、更強(qiáng)的機(jī)械可靠性和魯棒性——原因是避免了引線鍵合，還能實(shí)現(xiàn)芯片雙面散熱。如果一面有引線鍵合是無(wú)法實(shí)現(xiàn)雙面散熱的。這些封裝解決了上文所述的主要問(wèn)題，使客戶能夠設(shè)計(jì)出創(chuàng)新的控制裝置和電源模塊。
評(píng)論