汽车制造商理所当然地力图提高混合电动汽车,插电式混合电动汽车和全电动汽车每种新型号的效率、性能和可靠性。 要完成这一目标,需要付出相当大的努力,汽车制造商会向其电力电子供应商求助,因为这些器件在提高汽车动力系统的整体效率、性能和可靠性方面发挥着至关重要的作用。

Fairchild 二十多年来一直是汽车级电力电子方面的顶级供应商。设计人员需要做出的重要决定之一就是在功率级上使用分立元件还是功率模块。在任何汽车电力电子应用中,关于使用分立还是模块 IGBT 的选择是很自然的,包括牵引逆变器。

作为所有 HEV、PHEV 和 EV 的核心元件,牵引逆变器将电池电量从直流电转换为三相交流电,以控制发动机产生的扭矩和/或速度。 虽然使用模块在牵引逆变器的生产过程中具有压倒性优势,但是使用分立 IGBT 的数量也在不断增加。

难道这就意味着分立 IGBT 会最终取代牵引逆变器和其他动力系统中的模块吗?

不。虽然分立 IGBT 有很多无法比拟的优势,但模块也有其自身的优势。 鉴于这种情况,一种完全取代另一种是不太可能的。

因此,在设计新的牵引逆变器时,您应该怎样选择呢?

答案取决于多个因素。

其中一个需要考虑的问题就是您的牵引逆变器所需要的功率等级。 如果您很确定所需要的功率等级,那么选择合适的模块较为合理。 而如果您不太确定,那么使用分立 IGBT 是更好的选择,因为其具备灵活性。这是因为分立 IGBT 可以随意增减,以增加或减少电流,使得汽车制造商可以在开发过程中调整牵引逆变器的设计。

分立 IGBT 的灵活性在客户定制的情况下显得特别有优势,这也是需要考虑的另一个因素。

例如,如果您的牵引逆变器是用于模块化的动力系统,为了向不功率等级的不同电动汽车种类提供支持,那么选择分立 IGBT 比较合理。 这个独立的动力系统可以简单地通过增减分立 IGBT 的数量来为特定 IGBT 定制。

另一方面,如果动力系统不会用于不同效率和性能需求的各种汽车上,那么定制化的需求也较少。 这样,模块又展现出了其优势。

拥有一个人员调配合理,精通电力电子的工程团队也是另一个至关重要的考虑。 分立 IGBT 的灵活性和定制性优势是不可比拟的,但是会使设计更加复杂。 因此,工程师必须在这些电力电子领域有足够的经验,如热设计(有效地散热),PCB 布局设计(在并联 IGBT 时优化电流分配),以及制造技术(保证大量生产中的可靠性)。

从系统级的角度来说,使用模块的设计一般会比使用分立 IGBT 的设计简单。 这是因为功率级是包含在电源模块中的,设计人员无需关注最小化寄生电感或功率级布板优化,而可以只关注散热器和冷却系统。

一般来说,模块设计也会考虑到更小的总系统规格,随着设计越来越标准化,市场越来越拥挤,这也是一种重要的差异化因素。

因此,如果灵活性和定制性是主要的需求,而且您又拥有有经验的工程人员,那么分立 IGBT 很适合您。 反之,如果您的产品设计没有灵活性和定制性的需求,或者空间很小,那么模块更为适合。

成本也是需要考虑的一个因素。从元件的角度来说,功率模块比分立元件更加昂贵。从系统级的角度来说,使用分立 IGBT 的牵引逆变器可以与使用模块的牵引逆变器相提并论。这是因为分立解决方案需要电绝缘的热接口材料,复杂的母线设计,元件匹配以及更复杂的安装过程。

除了设计灵活性,分立 IGBT 从供应链的角度来说也是更加灵活的,因为通常分立 IGBT 都可以从各家供应商处获得,因此汽车制造商就有第二个货源。但是,不同供应商提供的汽车级功率模块通常并不是完全兼容。这也就意味着,一旦为一种牵引逆变器设计了一种模块,使用来自另一个供应商的模块来替换它就需要系统级的重新设计。

不管您选择哪一种,您都可以信任 Fairchild。

我们知道每个都有其独特的优势,因此向您提供分立 IGBT 和模块产品,可满足动力系统的不同需求。 您可以访问fairchildsemi.com/hev获取更多信息。

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