FUJI富士EV、HEV用IGBT模块 X系列　750V级应用手册.pdf

2018-11-05 21:40:47 Westpac Electronics 490

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车载IGBT 模块的基本概念
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近年来，考虑到对环境的影响，全球都在探求降低二氧化碳排放量的方法。为了降低二氧化碳排放
量，汽车领域正在普及混合动力汽车(HEV)和电动汽车(EV)。 HEV和EV将高压蓄电池中储存的直流电通
过电力转换装置转换为交流，驱动行驶用电机，而该电力转换装置主要使用IGBT模块。由于需要在汽车
的有限空间内安装高压蓄电池、电力转换装置、电机等，因此，电力转换装置中使用的IGBT模块要尽可
能实现小型化。
在此背景下，以“小型化”为基本概念开发了富士电机车载IGBT模块。
图1-1所示为IGBT模块的基本市场需求。对IGBT模块的基本市场需求为提高性能和可靠性、降低环境
压力。性能、环境、可靠性的各种特性相互关联，因此，为了实现IGBT模块的“小型化”，对这些特性
进行均衡改进是非常重要的。
本次开发的车载IGBT模块，通过采用(i)带水套的第3代•直接水冷结构、 (ii)第7代RC-IGBT*1)芯片、 (iii)高
强度焊接材料，最大限度地发挥了性能、可靠性、环境的各种特性。另外，通过电流传感器和温度传感
器这两个集成在芯片上的传感器实现了高可靠性，通过P电压监视端子也能够良好的进行蓄电池电压对
应的电力控制等控制。
*1) RC-IGBT: Reverse Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor
图1-1 富士电机IGBT模块开发目标图

. 直接水冷结构
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新开发的车载IGBT模块，通过采用第3代直接水冷结构，大幅降低了热阻。与间接冷却系统相比，第
1代直接水冷系统降低了33%的热阻，并且，第3代冷却系统中散热片和水套实现了一体化，进一步降低
了超过30%的热阻。此系统的概念是，不仅仅降低热阻性能，还可取消水路设计。同时，采用法兰类型
的水路连接，使得电机和控制模块的水路连接设计更加简单。
图1-2所示为本次新开发的车载IGBT模块的外观。
图1-3所示为第1代和第3代的稳态热阻比较。第3代冷却系统中，无间隙冷却设计加快了散热片之间
的冷却液流动速度，其结果就是降低了30%的热阻。

目录
第1章基本概念和特征 1-1

1.	车载IGBT模块的基本概念	1-2
2.	直接水冷结构	1-3
3.	第7代RC-IGBT芯片的特征	1-4
4.	集成芯片传感器	1-6
5.	采用高强度焊接材料	1-6
6.	电路构成	1-7
7.	型号内容	1-8

第2章术语和特性 2-1

1.	术语说明	2-2
2.	车载IGBT的模块冷却性能	2-5

第3章散热设计方法 3-1

1.	电力损耗的计算方法	3-2
2.	水套冷却器的使用方法	3-7
3.	法兰适配器组件	3-10

第4章故障发生时的处理方法 4-1

故障发生时的处理方法

4-2

第5章使用时的注意事项 5-1

1.	最大结温 Tvj(max)	5-2
2.	短路保护	5-2
3.	过电压保护和安全工作区域	5-2
4.	动作条件和死区时间设定	5-7
5.	并列连接	5-8
6.	防静电措施	5-9
7.	ESD导电海绵	5-10

第6章推荐的安装方法 6-1

1.	IGBT模块的安装方法	6-2
2.	主端子的连接	6-4

第7章评估基板 7-1
ⅳ

1.	概要	7-2
2.	特征	7-2
3.	装置概要	7-3
4.	绝对最大额定值	7-4
5.	电气特性	7-4
6.	结温的监视功能	7-5
7.	PN电压监视功能	7-6
8.	短路(SC)保护功能	7-7
9.	时序图	7-8
10.	样品基板的设定值	7-9
11.	起动前推荐的确认要点	7-9
12.	评估基板的外观	7-10
13.	接口连接器和线束	7-12
14.	评估基板安装至模块	7-13
15.	评估基板的电路图	7-14
16.	评估基板的尺寸	7-24
17.	组装图	7-25
18.	布局图	7-27
19.	零件列表	7-33

第8章 IGBT电流检测功能 8-1

1.	内容	8-2
2.	功能	8-2
3.	推荐的RSE：检测电阻	8-3
4.	VSE 的代表特性	8-4
5.	VSE 的IC和Tvj 依存性：(i) 短路瞬态	8-4
6.	VSE 的IC 和Tvj 依存性：(ii) 过电流瞬态	8-5
7.	VSE 的IC 和Tvj 依存性：(iii) 过电流稳态	8-6
8.	使用ADI-ADuM4138时的短路保护功能应用	8-7

第9 温度检测功能 9-1
ⅴ

1.	内容	9-2
2.	功能	9-2
3.	温度二极管电压的特性	9-2
4.	使用ADI-ADuM4138时的温度检测功能	9-3
5.	使用ADI-ADuM4138时的温度检测补偿方法	9-3

10 IGBT 模块的并列连接 10-1

1.	稳态时的电流不均衡	10-2
2.	动态时的电流不均衡	10-6
3.	门极驱动电路	10-7
4.	并联时接线案例	10-8
5.	散热器	10-8

1.	车载IGBT模块的基本概念	1-2
2.	直接水冷结构	1-3
3.	第7代RC-IGBT芯片的特征	1-4
4.	集成芯片传感器	1-6
5.	采用高强度焊接材料	1-6
6.	电路构成	1-7
7.	型号内容	1-8

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