“ 摘要 在2024年上海慕尼黑電子展上，愛仕特隆重推出了創(chuàng)新力作D21系列模塊——1200V三相全橋碳化硅模塊。這款模塊采用緊湊型頂部散熱塑封結(jié)構(gòu)，以其高效能、高功率密度和優(yōu)秀的散熱性能，展現(xiàn)了碳化硅材料在高壓、高頻、低損耗方面的優(yōu)勢，為電動汽車空調(diào)壓縮機、車載充電機及工業(yè)驅(qū)動系統(tǒng)等提供了創(chuàng)新解決方案，推動行業(yè)向更高效、更環(huán)保的方向邁進。 01 技術(shù)變革 引領車載空調(diào)壓縮機發(fā)展 新能源汽車的崛起帶動了空調(diào)壓縮機技術(shù)的轉(zhuǎn)型。傳統(tǒng)驅(qū)動輪被取消，取而代之的是驅(qū)動電機和獨立控制模塊的引入。車載空調(diào)壓縮機普遍采用三相永磁同步電機，這種電機體積小、重量輕、效率高，是新能源汽車的理想選擇。
▲電動汽車空調(diào)壓縮機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 02 電源轉(zhuǎn)換與 SiC MOSFET模塊的核心作用 電源轉(zhuǎn)換挑戰(zhàn) 電動汽車使用直流電池供電，而車載空調(diào)壓縮機內(nèi)的驅(qū)動電機需要交流電。因此，必須通過控制模塊（變頻器）將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，以實現(xiàn)電機的穩(wěn)定運行。
▲空調(diào)壓縮機直流-交流變頻器 SiC MOSFET模塊的優(yōu)勢 碳化硅功率模塊在空調(diào)壓縮機中的應用具有較小的反向傳輸電容Crss，帶來較低的關斷損耗Eoff，在車載空調(diào)壓縮機方案中尤為突出。與傳統(tǒng)硅基材料相比，SiC MOSFET在高電壓平臺下具有更低的導通和開關損耗，尤其適合800V及以上的高壓應用。 D21碳化硅模塊模塊利用其三相全橋拓撲結(jié)構(gòu)，按照一定的規(guī)律輪流加上占空比脈沖調(diào)制控制電壓，將直流高壓電流高效地轉(zhuǎn)換為三相正弦交流電流，為電機提供平穩(wěn)的電流和足夠的轉(zhuǎn)矩，確保電機平穩(wěn)運轉(zhuǎn)的同時產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)矩來驅(qū)動壓縮機。
▲碳化硅基與硅基控制器效率對比 SiC MOSFET以其高頻特性優(yōu)化了空調(diào)壓縮機的設計，使得外圍器件得以小型化，減輕了系統(tǒng)重量。其卓越的高溫穩(wěn)定性，確保了空調(diào)壓縮機在多變環(huán)境下的可靠性。特別在輕載狀態(tài)下，SiC MOSFET的單極性導通特性和低反向恢復損耗顯著降低了開關損耗，這一點對于頻繁輕載運行的空調(diào)壓縮機尤為重要。 通過采用SiC MOSFET，空調(diào)壓縮機在提高輕載效率的同時，減少了能量損耗，增強了整體能效。這不僅提升了電動汽車的續(xù)航里程，還降低了運行成本，并顯著提升了乘坐的舒適度。 隨著電動汽車技術(shù)的不斷進步，SiC MOSFET預計將在車載空調(diào)系統(tǒng)中扮演更加關鍵的角色，為行業(yè)帶來更高效、更可靠的解決方案。 03 愛仕特D21系列碳化硅模塊 的性能特點 愛仕特率先推出耐壓1200V、導通電阻80mΩ、可支持30A電流的D21系列碳化硅功率模塊，產(chǎn)品型號為：ASC30N1200D21，尺寸為42*23*6mm。
▲愛仕特D21系列碳化硅功率模塊 該模塊內(nèi)部搭載了6顆1200V/80mΩ愛仕特自研的第三代碳化硅芯片，具有開關速度快、功耗低、抗干擾能力強和高可靠性等優(yōu)點。
▲1200V/80mΩ D21系列碳化硅功率模塊 高性能封裝技術(shù) · 采用高導熱性AlN陶瓷基板，內(nèi)置NTC，實現(xiàn)高效散熱 高開關速度 · 碳化硅材料的高電子遷移率，提升系統(tǒng)響應速度和動態(tài)性能 高功率密度 · 搭載第三代自研碳化硅芯片，實現(xiàn)小尺寸下的大電流承受能力 低寄生電感設計 · 緊湊內(nèi)部布局，降低功率回路中的寄生電感
高抗干擾能力 · 具有開爾文源極引腳，能夠進一步降低器件的開關損耗，提高模塊的抗干擾能力
高溫穩(wěn)定性 · 寬溫度范圍下（-55°C至175°C）的穩(wěn)定運行，適應各種環(huán)境條件
04 愛仕特D21系統(tǒng)碳化硅模塊 與IGBT的比較優(yōu)勢 提升系統(tǒng)能效 · 在800V電壓平臺上，利用高頻優(yōu)勢，D21系列模塊的輕載損耗遠低于傳統(tǒng)IGBT，提升系統(tǒng)效率 拓寬運行邊界 · 強化低轉(zhuǎn)速控制能力，提升壓縮機的運行穩(wěn)定性 助力小型化 · 小尺寸的模塊設計，助力空調(diào)壓縮機系統(tǒng)實現(xiàn)緊湊化 適應極端工況 · 高溫和超低溫環(huán)境下的穩(wěn)定工作能力，確保電動汽車在極端氣候中的性能穩(wěn)定 提高制冷效率 · 降低控制器和電機損耗，提升空調(diào)系統(tǒng)制冷效率 05 關于愛仕特 愛仕特始終以研發(fā)、設計及制造碳化硅功率器件及應用方案為主，攻克“卡脖子”技術(shù)難題：掌握國內(nèi)領先的碳化硅功率器件核心技術(shù)，實現(xiàn)芯片成本降低近15%；率先開發(fā)及量產(chǎn)1700V碳化硅功率模塊，填補國內(nèi)行業(yè)部分空白；產(chǎn)品型號齊全，目前已量產(chǎn)650V、1200V、1700V、3300V等不同電壓等級的碳化硅MOSFET（57款）和功率模塊（50款）；累計裝車使用超300萬只，為50多萬臺車提供配套服務。
▲愛仕特碳化硅MOSFET
▲愛仕特碳化硅功率模塊 06 結(jié)語 愛仕特D21系列碳化硅模塊的推出，不僅為電動汽車行業(yè)帶來了高效、可靠的新技術(shù)選擇，更推動了整個行業(yè)向著更高效、更環(huán)保的未來發(fā)展。隨著電動汽車技術(shù)的不斷進步，D21系列模塊預計將在車載空調(diào)系統(tǒng)中扮演越來越重要的角色，引領行業(yè)創(chuàng)新潮流。 |
