汽车级750V、640A单侧面直接冷却6管功率模块NVH640S75L4SPB解析

在混合动力（HEV）和电动汽车（EV）牵引逆变器应用领域，功率模块的性能和可靠性至关重要。今天要给大家介绍的是安森美（onsemi）的VE - Trac Direct系列中的NVH640S75L4SPB功率模块，它为汽车动力系统带来了新的解决方案。

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产品概述

NVH640S75L4SPB是一款高度集成的功率模块，具有行业标准的尺寸规格，专为HEV和EV的牵引逆变器应用而设计。该模块采用6管配置，集成了四个Field Stop 4（FS4）750V窄台面IGBT，能够提供高电流密度，同时具备强大的短路保护能力和更高的阻断电压。此外，FS4 750V窄台面IGBT在轻负载时表现出低功耗特性，有助于提高汽车应用中的整体系统效率。

产品特性亮点

散热设计

• 直接冷却与集成针翅式散热器：该模块采用直接冷却方式，并在基板上集成了优化的针翅式散热器，能够有效提高散热效率，确保模块在高功率运行时的稳定性。
• 低杂散电感：超低的杂散电感特性，有助于减少电磁干扰，提高系统的可靠性和性能。

电气性能

• 高结温连续运行：最大结温 (T_{vjmax}=175^{circ}C)，可实现连续稳定运行，适应复杂的汽车工作环境。
• 低饱和电压和开关损耗：低 (V_{CESAT}) 和开关损耗，能够降低能量损耗，提高系统效率。
• 汽车级FS4 750V窄台面IGBT：采用先进的IGBT技术，具备良好的性能和可靠性。
• 快速恢复二极管芯片技术：快速恢复二极管芯片技术，能够提高开关速度，减少开关损耗。

其他特性

• 4.2 kV隔离DBC基板：提供良好的电气隔离性能，保障系统安全。
• 易于集成的6管拓扑：方便工程师进行电路设计和系统集成。
• 环保设计：该器件无铅且符合RoHS标准，符合环保要求。

引脚说明

NVH640S75L4SPB功率模块的引脚功能明确，包括正、负电源端子、三相输出端子、IGBT栅极及栅极返回端子、去饱和检测/集电极感应端子和温度传感器输出端子等。这些引脚的合理布局和设计，为模块的正常工作和系统的稳定运行提供了保障。

材料与可燃性信息

材料

• DBC基板：采用 (Al{2}O{3}) 隔离基板，具有基本的隔离性能，两侧为铜层。
• 端子：铜 + 镀锡电镀处理。
• 信号引线：铜 + 镀锡电镀。
• 针翅式基板：铜 + 镀镍处理。

可燃性

模块框架符合UL94V - 0可燃性等级，具有良好的防火性能，保障了产品的安全性。

模块特性与绝对最大额定值

模块特性

在 (T_{vj}=25^{circ}C) 条件下，模块具有一系列特定的参数，如LSCE为8nH的杂散电感，模块引线电阻 (RCC'+EE') 为0.8mΩ等。同时，在不同的冷却条件下，模块的压力降和最大压力也有相应的规定。

绝对最大额定值

对于IGBT和二极管，都有明确的绝对最大额定值。例如，IGBT的集电极 - 发射极电压 (V{CES}) 最大为750V，门极 - 发射极电压 (V{GES}) 为 ± 20V等；二极管的重复峰值反向电压 (V_{RRM}) 为750V等。超过这些额定值可能会损坏器件，影响其功能和可靠性。

IGBT与二极管特性

IGBT特性

在不同的温度和电流条件下，IGBT的集电极 - 发射极饱和电压 (V_{CESAT})、集电极电流 (ICES)、门极 - 发射极泄漏电流 (IGES) 等参数都有相应的表现。同时，IGBT的开关特性，如开通延迟时间、关断延迟时间、下降时间以及开通和关断开关损耗等，也在数据手册中有详细说明。

二极管特性

二极管的正向电压 (VF)、反向恢复能量 (Err)、恢复电荷 (QRR) 和峰值反向恢复电流 (Irr) 等参数，会随着温度和电流的变化而有所不同。这些特性对于评估二极管在电路中的性能和可靠性至关重要。

NTC传感器与热特性

NTC传感器特性

NTC传感器在不同温度下具有特定的电阻值和功率耗散。例如，在 (TC = 25^{circ}C) 时，额定电阻 (R25) 为5Ω，不同温度下的B值也有所不同，这些参数可用于温度监测和控制。

热特性

IGBT和二极管的结到流体的热阻 (Rth,J - F) 在特定的冷却条件下有相应的数值。了解这些热特性有助于工程师进行散热设计，确保模块在工作过程中保持合适的温度。

典型特性与应用

典型特性

数据手册中提供了一系列典型特性曲线，包括IGBT的输出特性、转移特性、开关损耗与电流的关系，二极管的开关损耗与 (R{G}) 和 (I{F}) 的关系，以及热阻抗和热阻特性等。这些曲线为工程师在设计电路和评估系统性能时提供了重要的参考依据。

典型应用

NVH640S75L4SPB功率模块主要应用于混合动力和电动汽车的牵引逆变器以及高功率转换器等领域。其高性能和可靠性能够满足汽车动力系统对功率模块的严格要求。

订购信息

该模块的型号为NVH640S75L4SPB，采用SSDC33封装，尺寸为154.50x92.0 (SPB)，无铅设计，每托盘装4个单元。

总的来说，NVH640S75L4SPB功率模块凭借其先进的技术和良好的性能，为汽车牵引逆变器和高功率转换器等应用提供了可靠的解决方案。电子工程师在进行相关设计时，可以充分考虑该模块的特性和优势，以实现更高效、更可靠的系统设计。大家在实际应用中是否遇到过类似功率模块的散热或电气性能方面的问题呢？欢迎在评论区分享交流。