汽车750V、800A双侧冷却半桥功率模块VE-Trac Dual Gen II NVG800A75L4DSB2解析

在混合动力（HEV）和电动汽车（EV）牵引逆变器应用领域，功率模块的性能至关重要。今天，我们就来深入了解一下安森美（onsemi）的VE - Trac Dual Gen II NVG800A75L4DSB2功率模块。

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产品概述

NVG800A75L4DSB2是双侧冷却且占用空间紧凑的功率模块家族的一员，专为HEV和EV牵引逆变器应用而设计。该模块采用半桥配置，包含两个窄台面场截止（FS4）绝缘栅双极晶体管（IGBT）。其芯片组运用了新型窄台面IGBT技术，能提供高电流密度和强大的短路保护功能，同时具备更高的阻断电压，在EV牵引应用中表现出色。此外，还提供液冷散热器参考设计、损耗模型和CAD模型，以支持客户进行逆变器设计。

产品特性

散热与传感特性

• 双侧冷却：这种冷却方式能有效提高散热效率，确保模块在高功率运行时保持稳定的温度。
• 集成芯片级温度和电流传感器：连续运行时，最高结温 (T_{vj max } = 175^{circ} C)，可以实时监测模块的工作状态，为系统的安全运行提供保障。

电气特性

• 低杂散电感：有助于减少电路中的电磁干扰，提高系统的稳定性和效率。
• 低传导和开关损耗：降低了能量损耗，提高了电能转换效率，延长了电池的使用寿命。

品质特性

• 汽车级标准：符合汽车行业的严格要求，具备高可靠性和稳定性。
• 4.2 kV隔离DBC基板：提供良好的电气隔离性能，保障系统的安全性。
• AEC认证和PPAP能力：证明了产品在汽车应用中的质量和可靠性。
• 无铅且符合RoHS标准：符合环保要求，减少对环境的影响。

典型应用

• 混合动力和电动汽车牵引逆变器：为车辆的动力系统提供高效的电能转换，是电动汽车的核心部件之一。
• 高功率DC - DC转换器：在电力转换领域发挥重要作用，提高能源利用效率。

引脚说明

Pin #	Pin	Pin Function Description
1	N	Low Side Emitter
2	P	High Side Collector
3	H/S COLLECTOR SENSE	High Side Collector Sense
4	H/S CURRENT SENSE	High Side Current Sense
5	H/S EMITTER SENSE	High Side Emitter Sense
6	H/S GATE	High Side Gate
7	H/S TEMP SENSE (CATHODE)	High Side Temp sense Diode Cathode
8	H/S TEMP SENSE (ANODE)	High Side Temp sense Diode Anode
9	~	Phase Output
10	L/S CURRENT SENSE	Low Side Current Sense
11	L/S EMITTER SENSE	Low Side Emitter Sense
12	L/S GATE	Low Side Gate
13	L/S TEMP SENSE (CATHODE)	Low Side Temp sense Diode Cathode
14	L/S TEMP SENSE (ANODE)	Low Side Temp sense Diode Anode
15	L/S COLLECTOR SENSE	Low Side Collector Sense

材料与特性

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。
• 引线框架：由镀锡铜制成。

特性

• 可燃性信息：功率模块中的所有材料均符合UL可燃性等级94V - 0标准，确保了产品的安全性。

电气特性

绝对最大额定值

Symbol	Parameter	Rating	Unit
(V_{CES})	Collector to Emitter Voltage	750	V
(V_{GES})	Gate to Emitter Voltage	±20	V
(I_{CN})	Implemented Collector Current	550 (1)	A
(I_{C nom})	Continuous DC Collector Current, (T{vJmax} = 175^{circ}C), (T{F} = 65^{circ}C), ref. heatsink		A
(I_{CRM})	Pulsed Collector Current @ (V{GE} = 15 V), (t{p} = 1 ms)	1600	A
(V_{RRM})	Repetitive peak reverse voltage	750	V
(I_{FN})	Implemented Forward Current	800	A
(I_{F})	Continuous Forward Current, (T{v Jmax} = 175 ° C), (T{F} = 65 ° C), ref. heatsink	420 (1)	A
(I_{FRM})	Repetitive Peak Forward Current, (t_{p} = 1 ms)	1600	A
(I^{2}t) value	Surge current capability, (V{R} = 0 V), (t{p} = 10 ms), (T{v J} = 150 ° C) (T{VJ} = 175 ° C)	20000 18000	(A^{2}s)

IGBT特性

在 (T_{vj} = 25^{circ} C) （除非另有说明）的条件下，IGBT具有以下特性：

• 集电极 - 发射极饱和电压（终端）：在不同的 (V{GE})、(I{C}) 和 (T_{vJ}) 条件下，其值有所不同。
• 集电极 - 发射极泄漏电流：在不同温度下有相应的数值。
• 栅极 - 发射极泄漏电流：最大值为 ±400 nA。
• 阈值电压：范围在5.5 - 6.5 V之间。
• 栅极电荷、内部栅极电阻、输出电容、反向传输电容等参数也都有明确的数值。
• 开关特性：包括导通延迟、上升时间、关断延迟、下降时间以及开关损耗等，这些特性在不同的温度和工作条件下会有所变化。

反向二极管特性

在 (T_{VJ}=25^{circ} C) （除非另有说明）的条件下，反向二极管的恢复电荷等参数也有相应的数值。

传感器特性

在 (T_{V J}=25^{circ} C) （除非另有说明）的条件下，传感器的相关参数也在文档中有详细记录。

典型特性

文档中提供了一系列典型特性的图表，包括IGBT输出特性、传输特性、开关损耗与电流和电阻的关系、反向偏置安全工作区、瞬态热阻抗等。这些图表可以帮助工程师更好地了解模块在不同工作条件下的性能表现。

机械尺寸

文档详细给出了Gen II DSC AHPM15 - CEC CASE MODHV的机械尺寸，包括各个部分的最小、标称和最大尺寸，为工程师进行产品的机械设计提供了准确的参考。

总结

VE - Trac Dual Gen II NVG800A75L4DSB2功率模块凭借其双侧冷却、低损耗、高可靠性等特性，在HEV和EV牵引逆变器应用中具有很大的优势。电子工程师在设计相关系统时，可以充分利用该模块的特性，提高系统的性能和效率。同时，在使用过程中，需要根据实际应用需求，对模块的各项参数进行合理的选择和验证。大家在实际应用中有没有遇到过类似功率模块的使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。