高功率密度,是电力电子持续追求的方向。从整车架构、性能体验、成本控制三大维度出发,新能源汽车在电驱动系统、车载充电机(OBC)等核心电力电子领域,都对高功率密度有极强需求。
近期,士兰微电子推出的HDIP-14系列车规全桥功率模块,搭载士兰微新一代SiC MOS 和IGBT芯片,助力汽车电子迈向高功率密度集成化发展新阶段。
回顾新能源汽车OBC的发展历史,十年前商用Si基方案OBC的功率密度处在大约0.5kW/L的水平,而近年由SiC主导的方案基本达到了3-4kW/L,十年间提升了6-8倍。功率密度的提升意味着整机体积更小、PCB上功率区面积更小,也意味着在同等尺寸下可实现更高的功率处理能力。
01 产品介绍
士兰HDIP-14 系列包含SiC MOS 模块和IGBT模块两种类型,两种类型的产品采用相同封装外形。
该系列当前SiC模块导通电阻规格最小做到了20mΩ,IGBT模块连续电流规格最大做到了75A,优化的爬电设计可以使其兼容650V和1200V的两个电压等级的功率芯片。

以其中SSM20HB7HPATSM_B2为例,该产品将四个650V、20mΩ的第四代(G4) SiC单管按全桥拓扑方式集成到模块中,封装正面的直接键合铜(DBC)基板实现内绝缘与顶部散热,模块一侧的4个插件引脚分别引出DC+、AC1、DC-、AC2,用于功率连接;模块另一侧的10个插件引脚则引出两个桥臂上下管的驱动以及温度采样端口,用于驱动与保护连接。

02 应用场景
HDIP-14模块能够方便地应用于车载OBC的前级PFC图腾柱或工频整流位置、后级DC/DC原副边位置,以及车载高压DC/DC原边位置。在同一区域布置四个同封装顶部散热模块,有利于实现集成化,提升系统功率密度。


03 核心优势
在特定测试回路/条件下,低功率回路杂感。模块内部的DBC走线紧凑,器件布局对称,去路电流形成的磁场和回路电流形成的磁场相互抵消,使得整体的回路杂感得到优化,系统杂感约15nH,非常有利于减小开关过程中的振荡和噪声,优化EMI特性。

如上应用场景中所述,多个全桥模块能够共用同一散热面,这有利于统一热管理,优化系统结构布局,降低系统结构成本,同时也方便后续的功率扩容。
DBC工艺使得产品安装简单,可通过导热硅脂直接与散热器相连,无需添加绝缘导热层,在降低系统安装成本的同时,也优化了系统散热性能。
由于采用双侧布局,驱动侧和功率侧走线自然正交,减小了驱动和功率的耦合,有利于部分拓扑提高开关频率后优化驱动Vge的串扰。
HDIP14模块满足AQG324可靠性验证要求,内部所用芯片均已通过AECQ-101验证。
04 典型产品特点
优异的高频特性,超低开关损耗
稳定的高温参数特性
创新封装,低封装杂感与高散热性能
优异的峰值电流能力
无铅管脚镀层
符合RoHS环保标准
深耕功率电子近三十年,士兰微长期积累的功率芯片、封装设计与车规验证能力,正在持续转化为贴近客户需求的车规模块产品。未来,士兰微将继续以客户需求和行业洞察为牵引,完善车规功率模块布局,助力客户提升系统功率密度、缩短开发周期,共同推动新能源汽车电力电子向高集成、高可靠方向演进。

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