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1、Applications&Cases參考設計2017年3月29日最大化逆變器效率TDK集團攜手英飛凌科技公司(InfineonTechnologies)共同研發(fā)出一款xEV逆變器。新逆變器綜合了英飛凌IGBT模塊、愛普科斯(EPCOS)以及TDK無源器件的優(yōu)勢，完美搭配，可在10~150kW的功率范圍內將逆變器的效率提升到98%以上新型英飛凌HybridPACK?IGBT驅動模塊具有緊湊的結構和超高的效率，能滿足電動汽車應用的核心要求。FS820R08A6P2B型的工作電流高達820A，吸收電壓為750V，且配備用于冷卻液的針狀散熱翅片。這些模塊能實現高達150kW的驅動功
2、率輸出。若功率較小，可采用帶平坦基板的FS660R08A6P2FB替代解決方案。這種IGBT模塊具有相同的電氣特性，但其最大電流僅為660A。在xEV和工業(yè)應用方面，HybridPACK?驅動系列為逆變器的功率等級具有良好的可擴展性。該產品系列還包含不同的模塊框架，包括負載終端(FS820R08A6P2)焊接觸點框架和用于簡化電流傳感器的長電機終端(FS820R08A6P2LB)框架。R08A6P2系列的所有模塊均基于英飛凌最新一代的EDT2-IGBT芯片，這些芯片專為開關模式下高達175°C的隔鍍層溫度環(huán)境應用而設計。堅固的芯片組能防止短路，即使在最惡劣的條件下亦可確保超
3、高可靠性。實際應用時，R08A6P2系列的效率可以高達98%（見圖1）。該模塊對6~10kHz范圍內的開關頻率進行了優(yōu)化。圖1:當開關頻率為8kHz時，使用評估套件測量的轉換器損耗。當功率范圍為10~150kW時，最大效率超過98%（當工作電壓為450V時，cosφ=0.85）。該結果有效改善了插電式和混合動力式電動車輛的功率范圍。?TDKElectronicsAG·Edition2019·www.tdk-electronics.tdk.com1/4Applications&Cases這些模塊的連接點間距較寬，因此絕緣性能極佳，并且最大限度降低了泄漏電流，即該模塊將來還適合
4、高壓應用。圖2顯示了完整的逆變器模塊，該逆變器包括帶冷卻板、控制器和驅動器板的HybridPACK模塊，以及用于直流鏈路的愛普科斯(EPCOS)PCC電容器。圖2:功率輸出高達150kW的完整電機逆變器。其中最重要的無源元件是直流鏈路電容器——愛普科斯(EPCOS)PCC電容器。整套設計模塊可使用評估套件進行測量。?TDKElectronicsAG·Edition2019·www.tdk-electronics.tdk.com2/4Applications&Cases適用于DC鏈路的緊湊型解決方案此設計主要考慮了兩種類型的愛普科斯(EPCOS)PCC電容器，這些電容器同樣適
5、用于其它HybridPACK模塊。其中B25655P5507K051型采用層疊繞組結構，工作電壓為500VDC，電容量為500μF，可承受高達160A的連續(xù)電流。層疊繞組技術的巨大優(yōu)勢是能實現接近于1的高體積填充因子。該電容器的尺寸為154mmx72mmx50mm。第2種型號(B25655P5407K1512)采用低成本的扁平繞組結構，由于其體積填充因子較低，相同尺寸情況下其最大連續(xù)工作電流僅為140A，電容量為400μF。在設計過程中，必須確保直流鏈路電容器在最大電流負載下保持充分冷卻。直流鏈路電容器的低等效串聯電感(ESL)和等效串聯電阻(ESR)值對逆變器設計的成敗至
6、關重要。當開斷IGBT時，只有等效串聯電感足夠低才能消除或最小化電壓峰值和振蕩。上述PCC電容器的等效串聯電感值僅為15nH，而消耗能量的等效串聯電阻值則分別只有0.5m?或0.7m?。由于逆變器大匯流條的六個端子與HybridPACK模塊的端子完全匹配（見圖3），使得逆變器的等效串聯電感和等效串聯電阻值都相當之低。如果將來對匯流條進行改進，則逆變器的等效串聯電感值將小于10nH，而等效串聯電阻值則小于0.5m?。圖3:愛普科斯(EPCOS)PCC電容器的匯流條具有六個大型端子，確保了等效串聯電感和等效串聯電阻值的最小化。上述電容器的生產線完全符合汽車產品要求，可確保最高可
7、靠性。須特別注意的是其內部匯流條的焊接，因為焊接的質量直接決定了電容器的載流能力和功耗。除高可靠性以外，愛普科斯(EPCOS)PCC電容器還具有優(yōu)異的EMC性能，能在100MHz左右的調頻頻段內實現出色的噪聲抑制。?TDKElectronicsAG·Edition2019·www.tdk-electronics.tdk.com3/4Applications&Cases電隔離-汽車電子的基本特性驅動板的任務是提供三個高閾值和三個低閾值的IGBT，以在門極處提供必要的開關信號。必須確保驅動電路和IGBT之間保持充分的電
