汽車級750V、640A單側面直接冷卻6管功率模塊NVH640S75L4SPB解析

在混合動力（HEV）和電動汽車（EV）牽引逆變器應用領域，功率模塊的性能和可靠性至關重要。今天要給大家介紹的是安森美（onsemi）的VE - Trac Direct系列中的NVH640S75L4SPB功率模塊，它為汽車動力系統(tǒng)帶來了新的解決方案。

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產(chǎn)品概述

NVH640S75L4SPB是一款高度集成的功率模塊，具有行業(yè)標準的尺寸規(guī)格，專為HEV和EV的牽引逆變器應用而設計。該模塊采用6管配置，集成了四個Field Stop 4（FS4）750V窄臺面IGBT，能夠提供高電流密度，同時具備強大的短路保護能力和更高的阻斷電壓。此外，F(xiàn)S4 750V窄臺面IGBT在輕負載時表現(xiàn)出低功耗特性，有助于提高汽車應用中的整體系統(tǒng)效率。

產(chǎn)品特性亮點

散熱設計

• 直接冷卻與集成針翅式散熱器：該模塊采用直接冷卻方式，并在基板上集成了優(yōu)化的針翅式散熱器，能夠有效提高散熱效率，確保模塊在高功率運行時的穩(wěn)定性。
• 低雜散電感：超低的雜散電感特性，有助于減少電磁干擾，提高系統(tǒng)的可靠性和性能。

電氣性能

• 高結溫連續(xù)運行：最大結溫 (T_{vjmax}=175^{circ}C)，可實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運行，適應復雜的汽車工作環(huán)境。
• 低飽和電壓和開關損耗：低 (V_{CESAT}) 和開關損耗，能夠降低能量損耗，提高系統(tǒng)效率。
• 汽車級FS4 750V窄臺面IGBT：采用先進的IGBT技術，具備良好的性能和可靠性。
• 快速恢復二極管芯片技術：快速恢復二極管芯片技術，能夠提高開關速度，減少開關損耗。

其他特性

• 4.2 kV隔離DBC基板：提供良好的電氣隔離性能，保障系統(tǒng)安全。
• 易于集成的6管拓撲：方便工程師進行電路設計和系統(tǒng)集成。
• 環(huán)保設計：該器件無鉛且符合RoHS標準，符合環(huán)保要求。

引腳說明

NVH640S75L4SPB功率模塊的引腳功能明確，包括正、負電源端子、三相輸出端子、IGBT柵極及柵極返回端子、去飽和檢測/集電極感應端子和溫度傳感器輸出端子等。這些引腳的合理布局和設計，為模塊的正常工作和系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了保障。

材料與可燃性信息

材料

• DBC基板：采用 (Al{2}O{3}) 隔離基板，具有基本的隔離性能，兩側為銅層。
• 端子：銅 + 鍍錫電鍍處理。
• 信號引線：銅 + 鍍錫電鍍。
• 針翅式基板：銅 + 鍍鎳處理。

可燃性

模塊框架符合UL94V - 0可燃性等級，具有良好的防火性能，保障了產(chǎn)品的安全性。

模塊特性與絕對最大額定值

模塊特性

在 (T_{vj}=25^{circ}C) 條件下，模塊具有一系列特定的參數(shù)，如LSCE為8nH的雜散電感，模塊引線電阻 (RCC'+EE') 為0.8mΩ等。同時，在不同的冷卻條件下，模塊的壓力降和最大壓力也有相應的規(guī)定。

絕對最大額定值

對于IGBT和二極管，都有明確的絕對最大額定值。例如，IGBT的集電極 - 發(fā)射極電壓 (V{CES}) 最大為750V，門極 - 發(fā)射極電壓 (V{GES}) 為 ± 20V等；二極管的重復峰值反向電壓 (V_{RRM}) 為750V等。超過這些額定值可能會損壞器件，影響其功能和可靠性。

IGBT與二極管特性

IGBT特性

在不同的溫度和電流條件下，IGBT的集電極 - 發(fā)射極飽和電壓 (V_{CESAT})、集電極電流 (ICES)、門極 - 發(fā)射極泄漏電流 (IGES) 等參數(shù)都有相應的表現(xiàn)。同時，IGBT的開關特性，如開通延遲時間、關斷延遲時間、下降時間以及開通和關斷開關損耗等，也在數(shù)據(jù)手冊中有詳細說明。

二極管特性

二極管的正向電壓 (VF)、反向恢復能量 (Err)、恢復電荷 (QRR) 和峰值反向恢復電流 (Irr) 等參數(shù)，會隨著溫度和電流的變化而有所不同。這些特性對于評估二極管在電路中的性能和可靠性至關重要。

NTC傳感器與熱特性

NTC傳感器特性

NTC傳感器在不同溫度下具有特定的電阻值和功率耗散。例如，在 (TC = 25^{circ}C) 時，額定電阻 (R25) 為5Ω，不同溫度下的B值也有所不同，這些參數(shù)可用于溫度監(jiān)測和控制。

熱特性

IGBT和二極管的結到流體的熱阻 (Rth,J - F) 在特定的冷卻條件下有相應的數(shù)值。了解這些熱特性有助于工程師進行散熱設計，確保模塊在工作過程中保持合適的溫度。

典型特性與應用

典型特性

數(shù)據(jù)手冊中提供了一系列典型特性曲線，包括IGBT的輸出特性、轉移特性、開關損耗與電流的關系，二極管的開關損耗與 (R{G}) 和 (I{F}) 的關系，以及熱阻抗和熱阻特性等。這些曲線為工程師在設計電路和評估系統(tǒng)性能時提供了重要的參考依據(jù)。

典型應用

NVH640S75L4SPB功率模塊主要應用于混合動力和電動汽車的牽引逆變器以及高功率轉換器等領域。其高性能和可靠性能夠滿足汽車動力系統(tǒng)對功率模塊的嚴格要求。

訂購信息

該模塊的型號為NVH640S75L4SPB，采用SSDC33封裝，尺寸為154.50x92.0 (SPB)，無鉛設計，每托盤裝4個單元。

總的來說，NVH640S75L4SPB功率模塊憑借其先進的技術和良好的性能，為汽車牽引逆變器和高功率轉換器等應用提供了可靠的解決方案。電子工程師在進行相關設計時，可以充分考慮該模塊的特性和優(yōu)勢，以實現(xiàn)更高效、更可靠的系統(tǒng)設計。大家在實際應用中是否遇到過類似功率模塊的散熱或電氣性能方面的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。