分析混合動(dòng)力電動(dòng)車設(shè)計(jì)中大功率器件的應(yīng)用

3. 快速開關(guān)器件也是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車應(yīng)用一個(gè)十分重要的需求。盡管電機(jī)驅(qū)動(dòng)變頻器的典型開關(guān)頻率為6 kHz 至10kHz，但DC-DC 轉(zhuǎn)換器或其他電池充電裝置通常具備更高的頻率范圍（100kHz至200kHz），以提高降壓/升壓轉(zhuǎn)換器效率，并縮小這些系統(tǒng)中的無源組件（電感器/電容器）的尺寸。不幸的是，基于其雙極器件物理特征，IGBT可在10KHz開關(guān)頻率下達(dá)到最理想的性能，但在100kHz以上的高頻條件下，需采用特殊的MOSFET、CoolMOS或超結(jié)（Super Junction）器件。不過，這些器件都有缺點(diǎn)，例如極高的成本和有限的穩(wěn)健性等。IR公司的汽車產(chǎn)品組合，提供了以更低的成本和出色的開關(guān)性能解決這些問題的替代解決方案。IR公司的汽車用DirectFET，設(shè)立了電壓高達(dá)250V的快速開關(guān)性能的標(biāo)桿。更高電壓的快速開關(guān)產(chǎn)品，需要采用IR公司的專有WARP speed IGBT。相比典型的高壓超結(jié)器件而言，WARP speed IGBT可以更出色的性價(jià)比實(shí)現(xiàn)更高的開關(guān)頻率。新一代汽車WARP speed IGBT可滿足100kHz以上的開關(guān)頻率要求，因此是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的大功率DC-DC 轉(zhuǎn)換器的理想解決方案。

　　圖4：IR公司的車用柵極驅(qū)動(dòng)，由于采用專有的工藝和設(shè)計(jì)，因此更加穩(wěn)健耐用。這些工藝特性和設(shè)計(jì)可確保生成高負(fù)電壓尖峰的大型IGBT的絕對(duì)栓鎖控制。
　　4. 具備高抗雪崩能力的MOSFET，是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車半導(dǎo)體平臺(tái)的另一個(gè)重要部件。硬開關(guān)產(chǎn)品常常需要MOSFET通過進(jìn)入雪崩模式實(shí)現(xiàn)重復(fù)開關(guān)。在雪崩模式下，電壓基本上會(huì)超過擊穿電壓，高度加速的載流子在擊穿電壓水平下，會(huì)涌入MOSFET的PN結(jié)區(qū)。這些高度加速的“熱載流子”通常會(huì)逐漸損壞柵極氧化層。經(jīng)過一段時(shí)間或重復(fù)多次出現(xiàn)雪崩事件后，MOSFET會(huì)出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的損傷。閾值電壓漂移，漏電流逐漸增大，或者有時(shí)柵極氧化層斷裂。IR公司的專利MOSFET尤其穩(wěn)健耐用，可實(shí)現(xiàn)可靠的重復(fù)雪崩開關(guān)。事實(shí)證明，這些器件應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)等電感負(fù)載的硬開關(guān)產(chǎn)品時(shí)，穩(wěn)健性。結(jié)合無引線鍵合Direct封裝，這些器件可設(shè)立開關(guān)性能標(biāo)桿，同時(shí)確保出眾的硅片穩(wěn)健性。
　　5.驅(qū)動(dòng)功率器件的穩(wěn)健耐用、功能強(qiáng)大的控制IC。為幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員利用所需的控制IC完成整個(gè)功率級(jí)開發(fā)任務(wù)，IR公司推出了陣容強(qiáng)大的汽車用驅(qū)動(dòng)IC產(chǎn)品組合。該產(chǎn)品組合適用于廣泛的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可滿足高級(jí)換流器、轉(zhuǎn)換器或電源的系統(tǒng)需求。專有的汽車用高壓和低壓柵極驅(qū)動(dòng)IC，具備非凡的穩(wěn)健性和自鎖抗擾度。針對(duì)電壓小于75V的應(yīng)用，IR推出了專利智能化功率IC，它們能夠處理的電流，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于采用尖端BCD工藝制造的模擬混合信號(hào)IC。針對(duì)電壓范圍為100V 至1200V的應(yīng)用，也推出了眾多具備業(yè)界領(lǐng)先的負(fù)瞬態(tài)電壓尖峰安全操作區(qū)（NTSOA）的高壓結(jié)隔離驅(qū)動(dòng)IC產(chǎn)品，如圖4所示。世界一流的驅(qū)動(dòng)IC的故障模式是，經(jīng)常會(huì)因?yàn)橐院芨叩碾娏骱碗姼胸?fù)載執(zhí)行半橋開關(guān)時(shí)產(chǎn)生的高負(fù)電壓尖峰而發(fā)生栓鎖現(xiàn)象。IR公司推出的車用驅(qū)動(dòng)IC，不僅堅(jiān)固耐用，而且具備自鎖防護(hù)功能，這使它們成為驅(qū)動(dòng)電流密度很高的大型IGBT的理想之選。為滿足高柵極驅(qū)動(dòng)電流需求，還推出了具備高達(dá)10A的驅(qū)動(dòng)電流能力的專有緩沖器IC。