onsemi NXH240B120H3Q1PG系列Si/SiC混合模块技术解析

在电力电子领域，高效、可靠的功率模块一直是工程师们追求的目标。onsemi推出的NXH240B120H3Q1PG系列Si/SiC混合模块，凭借其独特的设计和优异的性能，为太阳能逆变器、ESS等应用提供了理想的解决方案。本文将深入解析该系列模块的特点、参数及典型应用。

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一、模块概述

NXH240B120H3Q1PG是一款采用Q1封装的功率模块，包含三通道BOOST级。它集成了场截止沟槽IGBT和SiC二极管，能够有效降低传导损耗和开关损耗，帮助设计师实现高效率和卓越的可靠性。

二、产品特性

（一）高性能半导体器件

• 1200V超场截止IGBT：具备高耐压能力，能够在高电压环境下稳定工作，为系统提供可靠的功率输出。
• 低反向恢复和快速开关SiC二极管：SiC二极管的低反向恢复特性，大大减少了开关过程中的能量损耗，提高了模块的开关速度和效率。

（二）优化设计

• 低电感布局：有效降低了模块内部的电感，减少了开关过程中的电压尖峰和电磁干扰，提高了系统的稳定性。
• 压接引脚：方便安装和维护，提高了模块与电路板的连接可靠性。
• 热敏电阻：可实时监测模块的温度，为系统的过热保护提供依据。

三、典型应用

该系列模块主要应用于太阳能逆变器和ESS（储能系统）领域。在太阳能逆变器中，模块的高效率和高可靠性能够提高太阳能转换效率，降低系统成本；在ESS中，模块能够快速响应储能需求，实现能量的高效存储和释放。

四、电气参数

（一）最大额定值

器件类型	参数名称	符号	值	单位
IGBT（T1, T2, T3）	集电极 - 发射极电压	(V_{CES})	1200	V
	栅极 - 发射极电压	(V_{GE})	±20	V
	连续集电极电流（(T_h = 80^{circ}C)，(T_J = 175^{circ}C)）	(I_C)	68	A
	脉冲集电极电流（(T_J = 175^{circ}C)）	(I_{Cpulse})	204	A
	最大功耗（(T_J = 175^{circ}C)）	(P_{tot})	158	W
	最小工作结温	(T_{JMIN})	-40	(^{circ}C)
	最大工作结温	(T_{JMAX})	150	(^{circ}C)
保护二极管（D11, D21, D31）	重复峰值反向电压	(V_{RRM})	1200	V
	连续正向电流（(T_h = 80^{circ}C)，(T_J = 150^{circ}C)）	(I_F)	30	A
	重复峰值正向电流（(T_J = 150^{circ}C)）	(I_{FRM})	120	A
	最大功耗（(T_J = 150^{circ}C)）	(P_{tot})	44	W
	最小工作结温	(T_{JMIN})	-40	(^{circ}C)
	最大工作结温	(T_{JMAX})	150	(^{circ}C)
碳化硅升压二极管（D12, D22, D32）	重复峰值反向电压	(V_{RRM})	1200	V
	连续正向电流（(T_h = 80^{circ}C)，(T_J = 175^{circ}C)）	(I_F)	25	A
	重复峰值正向电流（(T_J = 175^{circ}C)）	(I_{FRM})	75	A
	最大功耗（(T_J = 175^{circ}C)）	(P_{tot})	73	W
	最小工作结温	(T_{JMIN})	-40	(^{circ}C)
	最大工作结温	(T_{JMAX})	175	(^{circ}C)
旁路二极管（D13, D23, D33）	重复峰值反向电压	(V_{RRM})	1200	V
	连续正向电流（(T_h = 80^{circ}C)，(T_J = 150^{circ}C)）	(I_F)	42	A
	重复峰值正向电流（(T_J = 150^{circ}C)）	(I_{FRM})	126	A
	最大功耗（(T_J = 150^{circ}C)）	(P_{tot})	50	W
	最小工作结温	(T_{JMIN})	-40	(^{circ}C)
	最大工作结温	(T_{JMAX})	150	(^{circ}C)
热特性	存储温度范围	(T_{stg})	-40 to 150	(^{circ}C)
绝缘特性	隔离测试电压（(t = 1s)，(60Hz)）	(V_{is})	3000	(V_{RMS})
	爬电距离		12.7	mm

（二）推荐工作范围

模块的推荐工作结温范围为 -40°C 至 150°C。超出推荐工作范围的应力可能会影响器件的可靠性。

（三）电气特性

在(T_J = 25^{circ}C)的条件下，碳化硅升压二极管（D12, D22, D32）的热阻 - 芯片到散热器为 1.30°C/W，热阻 - 芯片到外壳为 0.85°C/W；旁路二极管（D13, D23, D33）在(I_F = 50A)，(T_J = 25^{circ}C)时，正向电压为 1.095 - 1.3V，在(I_F = 50A)，(T_J = 150^{circ}C)时，正向电压为 1.004V。热敏电阻在(T = 25^{circ}C)时，标称电阻为 5kΩ，在(T = 100^{circ}C)时，标称电阻为 493.3Ω。

五、典型特性曲线

文档中给出了IGBT（T1, T2, T3）和碳化硅肖特基二极管（D12, D22, D32）的一系列典型特性曲线，包括输出特性、转移特性、二极管正向特性、开关损耗与电流和栅极电阻的关系、反向恢复时间与电流和栅极电阻的关系等。这些曲线有助于工程师深入了解模块的性能，优化电路设计。

六、订购信息

可订购型号	标记	封装	包装
NXH240B120H3Q1PG, NXH240B120H3Q1PG - R	NXH240B120H3Q1PG, NXH240B120H3Q1PG - R	Q1 BOOST，Case 180AX 压接引脚（无铅）	21 个/泡罩托盘
NXH240B120H3Q1SG	NXH240B120H3Q1SG	Q1 BOOST，Case 180BQ 焊接引脚（无铅）	21 个/泡罩托盘

七、机械尺寸

文档还提供了模块的机械外壳轮廓和封装尺寸，包括 PIM30（71x37.4）和 PIM41（93x47）两种类型。这些尺寸信息对于模块的安装和布局设计至关重要。

八、总结

onsemi的NXH240B120H3Q1PG系列Si/SiC混合模块凭借其高性能的半导体器件、优化的设计和丰富的电气特性，为太阳能逆变器和ESS等应用提供了可靠的解决方案。工程师在设计过程中，应根据实际需求合理选择模块，并结合典型特性曲线进行电路优化，以充分发挥模块的性能优势。同时，注意模块的最大额定值和推荐工作范围，确保系统的可靠性和稳定性。大家在实际应用中是否遇到过类似模块的选型和设计问题呢？欢迎在评论区分享交流。