Suchen

Elektromobilität

Entwicklung eines Power-Moduls für Automobil- und CAV-Antriebe

Seite: 2/3

Firma zum Thema

Die inneren Kupferverluste können beträchtlich sein

Auch wenn sie oft übersehen werden, können innere Kupferverluste des Moduls beträchtlich sein, insbesondere bei hohen Effektivströmen. Die wesentlichen Komponenten dieser Verluste sind die Lastkontaktierungen, die obere Fläche der Direct-Copper-Bonded-Keramik (DCB-Keramik) und die Bonddrähte, die an die Oberseite der Chips angeschlossen sind. Die Auslegung des IGBT-Chips mit einem Gate-Pad, das sich an der Seite des Chips statt in der Mitte befindet (siehe Bild 5), ermöglicht eine größere aktive Fläche für den Emitter-Hauptstrompfad. Da außerdem die Form des Chips so angepasst wurde, dass er im Vergleich zu den im HP2 verwendeten Chips etwas rechteckiger ist, konnten die an die Oberseite des Dies angeschlossenen Bonddrähte verkürzt und ihre Anzahl von 8 auf 10 erhöht werden (Bild 5). Insgesamt wurde der Serienwiderstand um 20% gesenkt.

Evaluation Kit und Bauform des Gehäuses

Zur einfachen Evaluierung der Vorteile durch den EDT2-IGBT in Kombination mit dem HybridPACK Drive wurde das Evaluation-Kit HybridKIT Drive entwickelt (Bild 6). Dieses Evaluation-Kit beinhaltet das Leistungsmodul einschließlich Kühlkörper, Treiber-Board mit neuester EiceDriver-Technologie sowie Logikboard mit Aurix-Mikrocontroller und vorinstallierter Software. Das Evaluation-Kit ist für den Laborbetrieb gedacht und ermöglicht ohne weiteren Design-Aufwand eine umfassende Evaluierung auf der Kundenseite.

Bildergalerie

Bildergalerie mit 7 Bildern

Beim HPDrive-Basisgehäuse wurden der Pin-Fin-Kühlkörper und der interne Material Stack von der bewährten HP2-Familie übernommen. Aber der HPDrive hat eine um 36% kleinere Bodenplatte und ist um 40% leichter, was die Kosten verringert. Außerdem bietet er ein flexibles Steuer-Pin-Anordnungssystem, das dem Modulentwickler die Möglichkeit gibt, die Anordnung der Steuer-Pins zu optimieren (ersichtlich in Bild 1). Das verringert die Leiterbahnfläche, die für Steueranschlüsse an der DBC erforderlich ist. Da außerdem die Steuer-Pins nicht in das Gehäuse eingespritzt sind, können zukünftige Funktionserweiterungen, etwa die Messung der Temperatur oder des Stroms direkt im Chip, wesentlich einfacher in das Gehäuse integriert werden.

Zum Anschluss der Signal-Pins wurde die PressFit-Technik verwendet. Dabei handelt es sich im Vergleich zum Selektivlöten, um ein schnelles (etwa zwei Minuten Zeitersparnis in der Montage) und zuverlässiges Produktionsverfahren. Außerdem ist die gasdichte Verbindung äußerst beständig gegen korrosive Umgebungen und Vibrationen. Für die Leistungsanschlüsse sind die Gleichstromklemmen höhenversetzt angeordnet, um den Anschluss an einen mehrlagigen Gleichstrombus zu vereinfachen; und auf Wunsch sind verlängerte Ausgangsklemmen erhältlich, die mit einem Stromsensor versehen werden können.

Da sich die Stromsensor-Klemmen auf der gleichen Höhe befinden wie die Modulsteuerklemmen, kann der Stromsensor direkt an die Gate-Treiberplatine angeschlossen werden, so dass keine zusätzlichen Kabel und Verbinder notwendig sind. Durch das kleinere Gehäuse und die Optimierung der inneren Auslegung des Moduls konnte die Induktivität um 40% von 14 nH (HP2) auf 8 nH reduziert werden. Das verringert das Überschwingen der Spannung der IGBTs, was höhere Schaltgeschwindigkeiten oder den Betrieb mit höheren Arbeitsspannungen ermöglicht.

Artikelfiles und Artikellinks

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de (ID: 44908347)