ankel-Engineering 與 TDK 和 Infineon Technologies 合作開發(fā)了一種基于標準組件的模塊化設計的緊湊型電機逆變器，從而為電動汽車和工業(yè)電子產品的一系列驅動任務提供了具有成本效益的解決方案。

　　用標準組件制造緊湊模塊化逆變電源

　　該逆變器具有從 240 V DC 到 475 V DC 的寬輸入電壓范圍，并在 400 VDC 時提供 120 kW 的峰值功率。為了改善EMC，逆變器的所有電子元件、連接和饋通都安裝在屏蔽鋁外殼中，該外殼還在底部集成了液體冷卻器。這用于冷卻 IGBT 模塊和無源元件。最高冷卻液供應溫度為 65 °C，這在汽車行業(yè)很常見。除了直流鏈路電壓為 500 V 的版本外，還有 850 V 版本。得益于內部開發(fā)的帶有 GUI(圖形用戶界面)的軟件包，逆變器可以立即使用。

　　具有成熟技術和高性能的標準 IGBT 模塊

　　逆變器的核心是 Infineon HybridPACK? 驅動模塊 FS 820R08 PinFin(圖 1)，最大電壓為 750 V，用于所述轉換器，最大直流鏈路電壓為 470 V。

　　HybridPACK? Drive 是一款非常緊湊的電源模塊，非常適合混合動力和電動汽車 (xEV) 中的主逆變器應用。FS820R08 (820 A/750 V) 功率型是針對最大功率為 150 kW 的逆變器進行優(yōu)化的六組模塊。該電源模塊實現了 EDT2 IGBT 芯片一代，這是一種用于汽車行業(yè)的微圖案溝槽場截止單元設計。該芯片組具有高電流密度、短路穩(wěn)定性和更高的反向電壓，可在惡劣環(huán)境中可靠地運行逆變器。EDT2 IGBT 還具有出色的輕載損耗，有助于顯著提高實際駕駛循環(huán)中的系統(tǒng)效率。該芯片組針對 10 kHz 范圍內的開關頻率進行了優(yōu)化。

　　HybridPACK?Drive 功率模塊系列配備機械導向元件，便于客戶組裝。此外，用于信號連接的壓接引腳避免了額外耗時的選擇性焊接工藝，從而節(jié)省了系統(tǒng)級成本并提高了系統(tǒng)可靠性。FS820R08A6P2B 模塊中采用 PinFin 結構的直接冷卻底板和實施的 EDT2 芯片組均具有出色的熱特性。由于高間隙和爬電距離，該模塊系列還適用于更高的系統(tǒng)工作電壓，并在功率和電壓方面支持模塊化逆變器應用，提供可擴展性。

　　來自 TDK 的 PCC(功率電容器芯片)計劃的特別改裝的高性能直流鏈路電容器在 500 V 直流電壓下提供 650 μF 的電容(圖 2)。這款堅固耐用的電容器已通過 AEC-Q200 汽車認證，在全自動生產線上制造，并因其高達 180 A 的高連續(xù)電流和峰值電流值而脫穎而出。許多 Tier1/OEM 已經在他們的產品中使用這種電容器的定制解決方案系列轉換器。這個電容也定了一個準標準。其最低 10 nH 的低 ESL 值支持 EMC 濾波器，同時還保護半導體模塊免受開關過電壓(稱為過沖)的影響。

　　此外，它還設計用于 500 V 的連續(xù)電壓，以補償充電過程中出現的過電壓。它的焊接觸點，取代許多競爭對手使用的焊接連接，多年來還設定了最大電流負載能力的標準——尤其是在溫度引起的最大應變下——并確保汽車技術具有出色的可靠性水平。集成母線平衡了已安裝的電容器組，因此可以最大程度地利用所有半導體開關的容量。直至半導體模塊的母線重疊設計同時降低了視在電感 ESL，因此通常不需要特殊的緩沖電容器。通過生產自己的薄膜，TDK 甚至可以在高達 110 °C 的溫度下使用有限的時間。

　　多年來還設定了最大電流負載能力的標準——尤其是在溫度引起的最大應變下——并確保汽車技術具有出色的可靠性水平。集成母線平衡了已安裝的電容器組，因此可以最大程度地利用所有半導體開關的容量。直至半導體模塊的母線重疊設計同時降低了視在電感 ESL，因此通常不需要特殊的緩沖電容器。通過生產自己的薄膜，TDK 甚至可以在高達 110 °C 的溫度下使用有限的時間。

　　多年來還設定了最大電流負載能力的標準——尤其是在溫度引起的最大應變下——并確保汽車技術具有出色的可靠性水平。集成母線平衡了已安裝的電容器組，因此可以最大程度地利用所有半導體開關的容量。直至半導體模塊的母線重疊設計同時降低了視在電感 ESL，因此通常不需要特殊的緩沖電容器。通過生產自己的薄膜，TDK 甚至可以在高達 110 °C 的溫度下使用有限的時間。

　　集成母線平衡了已安裝的電容器組，因此可以最大程度地利用所有半導體開關的容量。直至半導體模塊的母線重疊設計同時降低了視在電感 ESL，因此通常不需要特殊的緩沖電容器。通過生產自己的薄膜，TDK 甚至可以在高達 110 °C 的溫度下使用有限的時間。集成母線平衡了已安裝的電容器組，因此可以最大程度地利用所有半導體開關的容量。直至半導體模塊的母線重疊設計同時降低了視在電感 ESL，因此通常不需要特殊的緩沖電容器。通過生產自己的薄膜，TDK 甚至可以在高達 110 °C 的溫度下使用有限的時間。

　　新型 TDK CarXield? 系列高電流濾波器可控制 EMC

　　CarXield?(圖 3)是連接在高壓電池和逆變器直流鏈路輸入之間的新型模塊化 EMC 濾波器系列。在這些濾波器上，HV-DC 電源連接直接連接到濾波器。為此，濾波器具有獨特的 L 形連接 - 專為增加電流負載能力和改進的爬電距離而設計，以適應管狀電纜接線頭。所使用的濾波器組合非常顯著地降低了電源模塊切換時總是出現的高頻干擾。然而，聲學可感知范圍內的信號也顯著減少。這些濾波器目前可用于 500 V DC 或 900 V DC 電壓和 85 °C 下高達 400 A 的電流。

　　CarXield EMC 濾波器涵蓋不同的功率和電壓等級。這已經被考慮在內，即使對于具有 1200 V 的下一代 IGBT 以及寬帶隙模塊，例如 1200 V SiC，因此最大 850 V 直流鏈路電壓也是如此?？商峁┎煌姹镜哪妇€以實現最大的靈活性。還有一個沒有集成母線的版本。

　　圖 4 顯示了 EMC 濾波器組件的典型系統(tǒng)結構和布置，以典型逆變器內的區(qū)域形式顯示，其中區(qū)域 Z3 代表 CarXield?，Z0 代表交流連接上方的附加共模衰減核心。進一步的措施包括各個組件的干凈布置、分離和屏蔽，以實現最佳的 EMC 結果。

　　在 Mankel-Engineering 實驗室進行的測量表明，CarXield 濾波器以及逆變器在承受負載時具有出色的 EMC 性能，符合 CISPR 25，HV5 類的限制要求。

　　除了高壓功率單元外，逆變器還需要控制器和接口，例如用于速度和方向檢測的接口，這些接口由 12V 供電。TDK 還為此提供了廣泛的組件組合。例如，柵極驅動變壓器是控制器單元的組成部分。例如，EPCOS E13EMHV 系列緊湊型 SMT 變壓器 (B78308*A003) 具有高介電強度，適用于各種 DC-DC 轉換器拓撲結構(圖 6)。絕緣間隙符合 IEC 60664-1、61558-2-16，可實現 1000 V DC 的高工作電壓。允許高達 2500 Vpeak 的瞬態(tài)過電壓。初級側和次級側之間的高介電強度為 3000 V AC(50 Hz，60 秒)。新系列的類型具有不同的變壓比。

　　TDK 為數字通信接口提供特殊的 CAN 總線扼流圈 ACT1210 和 ACT45B 系列。當 CAN 總線信號電平發(fā)生變化時，它們可以防止振鈴，從而實現無干擾通信。

　　除了上述組件外，TDK 還提供各種可靠耐用的無源組件和傳感器，以滿足汽車和工業(yè)領域的嚴格要求。

　　原文出處：使用標準組件制造的緊湊型模塊化逆變器