汽车用750V、950A单侧面直接冷却6管功率模块NVH950S75L4SPC解析

在汽车电动化的浪潮中，功率模块作为混合动力（HEV）和电动汽车（EV）牵引逆变器的核心部件，其性能和可靠性至关重要。今天我们就来详细了解一下安森美（onsemi）推出的NVH950S75L4SPC功率模块。

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产品概述

NVH950S75L4SPC属于VE - Trac Direct系列高集成度功率模块，具有行业标准的封装尺寸，专为HEV和EV牵引逆变器应用而设计。该模块采用6管配置，集成了六个750V的Field Stop 4（FS4）窄台面IGBT，能够提供高电流密度，具备强大的短路保护能力和更高的阻断电压。而且，FS4 750V窄台面IGBT在轻载时表现出低功率损耗，有助于提高汽车应用中的整体系统效率。

产品特性

散热与电感特性

• 直接冷却与集成针翅式散热器：这种设计能够实现高效的散热，确保模块在高功率运行时的稳定性。
• 超低杂散电感：低杂散电感有助于减少开关损耗，提高系统的效率和可靠性。

电气性能

• 高结温持续运行：最大结温 (T_{vjmax}=175^{circ}C)，能够在高温环境下持续稳定工作。
• 低饱和电压和开关损耗：低 (V_{CESAT }) 和开关损耗，降低了功率模块的能量损耗，提高了系统效率。
• 汽车级FS4 750V窄台面IGBT和快速恢复二极管芯片技术：保证了模块在汽车应用中的高性能和可靠性。

其他特性

• 4.2 kV隔离DBC基板：提供了良好的电气隔离性能，增强了系统的安全性。
• 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。
• 无铅且符合RoHS标准：符合环保要求。

引脚说明

Pin #	Pin Function Description
P1, P2, P3	正电源端子
N1, N2, N3	负电源端子
1	相1输出
2	相2输出
3	相3输出
G1 - G6	IGBT栅极
E1 - E6	IGBT栅极返回
C1 - C6	去饱和检测/集电极感应
T11, T12	相1温度传感器输出
T21, T22	相2温度传感器输出
T31, T32	相3温度传感器输出

工程师在进行电路设计时，需要根据这些引脚功能进行合理的连接和布局，以确保模块的正常工作。

材料与可燃性信息

材料

• DBC基板：采用SiN隔离基板，具有基本隔离功能，两侧为铜层。
• 端子：铜 + 锡电镀。
• 信号引线：铜 + 锡电镀。
• 针翅式基板：铜 + 镍电镀。

可燃性

模块框架符合UL94V - 0可燃性等级，这意味着它在火灾发生时具有较好的阻燃性能，提高了系统的安全性。

模块特性与绝对最大额定值

模块特性

Symbol	Parameter	Rating	Unit
(T_{vj})	工作结温	- 40 to 175	°C
(T_{STG})	存储温度	- 40 to 125	°C
(V_{ISO})	隔离电压（DC, 0 Hz, 1 s）	4200	V
(L_{sCE})	杂散电感	8	nH
(R_{CC’ + EE’})	模块引线电阻，端子 - 芯片	0.75	mΩ
(G)	模块重量	700	g
(CTI)	相比漏电起痕指数	> 200
(d_{creep})	爬电距离：端子到散热器 端子到端子	9.0 9.0	mm
(d_{clear})	电气间隙：端子到散热器 端子到端子	4.5 4.5	mm

绝对最大额定值

Symbol	Parameter	Rating	Unit
IGBT
(V_{CES})	集电极 - 发射极电压	750	V
(V_{GES})	栅极 - 发射极电压	±20	V
(I_{CN})	实现的集电极电流	950	A
(I_{C nom})	连续直流集电极电流，(T{vj} = 175°C)，(T{F} = 65°C)，参考散热器	750（注2）	A
(I_{CRM})	脉冲集电极电流 @ (V{GE} = 15 V)，(t{p} = 1 mS)	1900	A
(P_{tot})	总功率耗散，(T{vj} = 175°C)，(T{F} = 65°C)，参考散热器	1325	W
Diode
(V_{RRM})	重复峰值反向电压	750	V
(I_{FN})	实现的正向电流	950	A
(I_{F})	连续正向电流，(T{vj} = 175°C)，(T{F} = 65°C)，参考散热器	500（注2）	A
(I_{FRM})	重复峰值正向电流，(t_{p} = 1 mS)	1900	A
(I^{2}t) 值	浪涌电流能力，(t{p} = 10 mS)，(T{vj} = 150°C) (T_{vj} = 175°C)	19000 16000	(A^{2}s)

需要注意的是，超过最大额定值表中列出的应力可能会损坏器件。如果超过这些限制，不能保证器件的功能，可能会发生损坏并影响可靠性。

典型应用

• 混合动力和电动汽车牵引逆变器：作为核心功率模块，为电动汽车的驱动系统提供高效的功率转换。
• 高功率转换器：在其他高功率应用中也能发挥重要作用。

总结

NVH950S75L4SPC功率模块凭借其高集成度、高性能和可靠性，在汽车电动化领域具有广阔的应用前景。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。不过，在实际应用中，还需要根据具体的需求和工作条件，对模块的参数进行进一步的验证和优化。你在使用类似功率模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。