“ 摘要 在2024年上海慕尼黑電子展上，愛(ài)仕特隆重推出了創(chuàng )新力作D21系列模塊——1200V三相全橋碳化硅模塊。這款模塊采用緊湊型頂部散熱塑封結構，以其高效能、高功率密度和優(yōu)秀的散熱性能，展現了碳化硅材料在高壓、高頻、低損耗方面的優(yōu)勢，為電動(dòng)汽車(chē)空調壓縮機、車(chē)載充電機及工業(yè)驅動(dòng)系統等提供了創(chuàng )新解決方案，推動(dòng)行業(yè)向更高效、更環(huán)保的方向邁進(jìn)。 01 技術(shù)變革 引領(lǐng)車(chē)載空調壓縮機發(fā)展 新能源汽車(chē)的崛起帶動(dòng)了空調壓縮機技術(shù)的轉型。傳統驅動(dòng)輪被取消，取而代之的是驅動(dòng)電機和獨立控制模塊的引入。車(chē)載空調壓縮機普遍采用三相永磁同步電機，這種電機體積小、重量輕、效率高，是新能源汽車(chē)的理想選擇。
▲電動(dòng)汽車(chē)空調壓縮機內部結構圖 02 電源轉換與 SiC MOSFET模塊的核心作用 電源轉換挑戰 電動(dòng)汽車(chē)使用直流電池供電，而車(chē)載空調壓縮機內的驅動(dòng)電機需要交流電。因此，必須通過(guò)控制模塊（變頻器）將直流電轉換為交流電，以實(shí)現電機的穩定運行。
▲空調壓縮機直流-交流變頻器 SiC MOSFET模塊的優(yōu)勢 碳化硅功率模塊在空調壓縮機中的應用具有較小的反向傳輸電容Crss，帶來(lái)較低的關(guān)斷損耗Eoff，在車(chē)載空調壓縮機方案中尤為突出。與傳統硅基材料相比，SiC MOSFET在高電壓平臺下具有更低的導通和開(kāi)關(guān)損耗，尤其適合800V及以上的高壓應用。 D21碳化硅模塊模塊利用其三相全橋拓撲結構，按照一定的規律輪流加上占空比脈沖調制控制電壓，將直流高壓電流高效地轉換為三相正弦交流電流，為電機提供平穩的電流和足夠的轉矩，確保電機平穩運轉的同時(shí)產(chǎn)生足夠的轉矩來(lái)驅動(dòng)壓縮機。
▲碳化硅基與硅基控制器效率對比 SiC MOSFET以其高頻特性?xún)?yōu)化了空調壓縮機的設計，使得外圍器件得以小型化，減輕了系統重量。其卓越的高溫穩定性，確保了空調壓縮機在多變環(huán)境下的可靠性。特別在輕載狀態(tài)下，SiC MOSFET的單極性導通特性和低反向恢復損耗顯著(zhù)降低了開(kāi)關(guān)損耗，這一點(diǎn)對于頻繁輕載運行的空調壓縮機尤為重要。 通過(guò)采用SiC MOSFET，空調壓縮機在提高輕載效率的同時(shí)，減少了能量損耗，增強了整體能效。這不僅提升了電動(dòng)汽車(chē)的續航里程，還降低了運行成本，并顯著(zhù)提升了乘坐的舒適度。 隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)的不斷進(jìn)步，SiC MOSFET預計將在車(chē)載空調系統中扮演更加關(guān)鍵的角色，為行業(yè)帶來(lái)更高效、更可靠的解決方案。 03 愛(ài)仕特D21系列碳化硅模塊 的性能特點(diǎn) 愛(ài)仕特率先推出耐壓1200V、導通電阻80mΩ、可支持30A電流的D21系列碳化硅功率模塊，產(chǎn)品型號為：ASC30N1200D21，尺寸為42*23*6mm。
▲愛(ài)仕特D21系列碳化硅功率模塊 該模塊內部搭載了6顆1200V/80mΩ愛(ài)仕特自研的第三代碳化硅芯片，具有開(kāi)關(guān)速度快、功耗低、抗干擾能力強和高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。
▲1200V/80mΩ D21系列碳化硅功率模塊 高性能封裝技術(shù) · 采用高導熱性AlN陶瓷基板，內置NTC，實(shí)現高效散熱 高開(kāi)關(guān)速度 · 碳化硅材料的高電子遷移率，提升系統響應速度和動(dòng)態(tài)性能 高功率密度 · 搭載第三代自研碳化硅芯片，實(shí)現小尺寸下的大電流承受能力 低寄生電感設計 · 緊湊內部布局，降低功率回路中的寄生電感
高抗干擾能力 · 具有開(kāi)爾文源極引腳，能夠進(jìn)一步降低器件的開(kāi)關(guān)損耗，提高模塊的抗干擾能力
高溫穩定性 · 寬溫度范圍下（-55°C至175°C）的穩定運行，適應各種環(huán)境條件
04 愛(ài)仕特D21系統碳化硅模塊 與IGBT的比較優(yōu)勢 提升系統能效 · 在800V電壓平臺上，利用高頻優(yōu)勢，D21系列模塊的輕載損耗遠低于傳統IGBT，提升系統效率 拓寬運行邊界 · 強化低轉速控制能力，提升壓縮機的運行穩定性 助力小型化 · 小尺寸的模塊設計，助力空調壓縮機系統實(shí)現緊湊化 適應極端工況 · 高溫和超低溫環(huán)境下的穩定工作能力，確保電動(dòng)汽車(chē)在極端氣候中的性能穩定 提高制冷效率 · 降低控制器和電機損耗，提升空調系統制冷效率 05 關(guān)于愛(ài)仕特 愛(ài)仕特始終以研發(fā)、設計及制造碳化硅功率器件及應用方案為主，攻克“卡脖子”技術(shù)難題：掌握國內領(lǐng)先的碳化硅功率器件核心技術(shù)，實(shí)現芯片成本降低近15%；率先開(kāi)發(fā)及量產(chǎn)1700V碳化硅功率模塊，填補國內行業(yè)部分空白；產(chǎn)品型號齊全，目前已量產(chǎn)650V、1200V、1700V、3300V等不同電壓等級的碳化硅MOSFET（57款）和功率模塊（50款）；累計裝車(chē)使用超300萬(wàn)只，為50多萬(wàn)臺車(chē)提供配套服務(wù)。
▲愛(ài)仕特碳化硅MOSFET
▲愛(ài)仕特碳化硅功率模塊 06 結語(yǔ) 愛(ài)仕特D21系列碳化硅模塊的推出，不僅為電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)帶來(lái)了高效、可靠的新技術(shù)選擇，更推動(dòng)了整個(gè)行業(yè)向著(zhù)更高效、更環(huán)保的未來(lái)發(fā)展。隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)的不斷進(jìn)步，D21系列模塊預計將在車(chē)載空調系統中扮演越來(lái)越重要的角色，引領(lǐng)行業(yè)創(chuàng )新潮流。 |
