Littelfuse推出新型1300V A5A溝槽分立式IGBT，專為800V電動汽車（BEV）應用而設計。這些IGBT具有優化的集電極-發射極飽和電壓（VCE(sat)）、強大的短路能力和更大的電流范圍。特別適用于PTC加熱器、放電電路和預充電系統等應用，這些應用的重點是更高的浪涌電流和低導通壓降，而不是高開關頻率。
汽車行業正積極擁抱可持續發展，其中電動汽車（BEV）因其高效率和零尾氣排放而走在前列。2023年，BEV和插電式混合動力電動汽車（PHEV）的全球銷量達到1360萬輛，比2022年增長了31%。據預測，這一數字在未來幾年還將加速增長。
自電動汽車（EV）大規模應用的最初幾年起，碳化硅（SiC）和其他寬帶隙（WBG）技術就被認為是各種BEV子系統的理想候選材料。與硅相比，WBG材料具有更高的帶隙和更大的擊穿電壓，因此可以實現更高的電流密度、更高的開關頻率并降低總體損耗。這些優點使系統設計人員能夠提高效率、縮小體積和減輕重量，特別是在允許高開關頻率的應用中。因此，正如大量研究表明的那樣，碳化硅已成為牽引逆變器的主流技術，但也有一些例外。
硅制造工藝的成熟性、豐富的可選項、較低的成本、較簡單的柵極驅動方法以及器件的可靠性，使得硅功率MOSFET和IGBT仍然是WBG技術的可行替代品。選擇合適的器件取決于技術嫻熟的設計人員，而作為供應商，我們有責任提供全面的選擇，以滿足不同的需求和偏好。
在需要低開關頻率的應用中，傳導損耗和熱設計的簡易性都是至關重要的因素。WBG器件固有的高功率密度會給熱管理帶來挑戰，而硅IGBT和MOSFET較大的芯片面積則有利于在這些情況下更輕松地進行熱管理。
電動汽車有復雜的電路，包括一些對半導體開關頻率要求不高的子系統。
圖1展示了電動汽車中的通用電池分配單元（BDU）。
圖1 電池分配裝置
熱管理PTC子系統、預充電電路和放電電路中的并不一定需要更高的開關頻率。相反，它們需要低傳導損耗、高浪涌電流能力半導體器件，以實現高可靠性。
傳統內燃機（ICE）汽車本身會產生大量的熱能浪費，而電動汽車則不同，它的效率要高得多。但這種效率的后果是，它們不會產生足夠的廢熱來加熱。
電動汽車（EV）有兩個與熱管理相關的重要要求：
電動汽車電池調節
在寒冷的環境溫度下，PTC加熱器和熱泵可用于調節電池以達到最佳性能，產生的熱量還可用于車內空間加熱。PTC加熱器的典型電路配置如下所示。
圖2 PTC加熱器電路
800V BEV系統中直流母線電容器的放電要求，高壓電池電動汽車的關鍵安全協議要求在兩種不同的運行情況下對直流母線電容器進行放電：
緊急情況，如碰撞后或嚴重故障檢測
這些放電機制是基本的安全功能，旨在降低車內人員和維修人員觸電的風險，同時防止潛在的火災危險。根據制造商的風險評估協議，這種應用通常被劃分為汽車安全完整性B級（ASIL-B）。
預充電電路通常用于電動汽車（EV），包括電池管理系統和車載充電器，以及電源和配電裝置等工業應用。在電動汽車中，控制器不僅要處理高電容電氣元件，還要通過控制電機的功率流來確保電機平穩高效地運行。預充電電路中的高壓正負接觸器可安全地連接和斷開電容器的電源，防止啟動時產生過大的浪涌電流。它們可確保充電受控，并在必要時通過隔離組件來維護系統安全。如果沒有預充電電路，接觸器在閉合過程中可能會發生熔化，導致短暫電弧和潛在損壞。
其中一種預充電電路拓撲結構如圖4所示。
圖4 預充電電路
圖5 Littelfuse的BDU演示板
為了滿足800V BEV不斷發展的需求，Littelfuse推出了全新系列的1300V溝槽分立式IGBT，如下圖6所示。這些器件專為需要降低傳導損耗（Pcond）、良好熱性能和可靠性的應用而設計。該系列的A級IGBT具有優化的低集電極-發射極飽和電壓（VCE(sat)），從而提高了低頻開關性能。這些IGBT具有高達10μsec的短路可靠性。這一特性尤其適用于關鍵的BEV系統，如對車內空間加熱和電池調節至關重要的PTC加熱器。此外，這些IGBT還可用于預充電和放電電路。
圖6 1300V A5A產品陣容
更高的擊穿電壓BVCES：1300V擊穿電壓專為800V BEV架構定制，適用于乘用車和重型卡車。1300V額定電壓可為直流母線電壓提供緩沖，直流母線電壓會根據電池的充電狀態而波動，然而1200V額定電壓的器件可能會帶來應用風險。
短路能力tSC：1300V IGBT可處理長達10微秒的短路能力，因此適用于需要更高可靠性的汽車應用。
封裝：表面貼裝分立封裝包括TO-263HV、TO-268HV和插件TO-247。這些SMD封裝的高壓（HV）版本與標準3引腳版本相比，改善了爬電距離和電氣距離。
隨著汽車行業向更高電壓架構的電動汽車轉變，硅IGBT對于要求較低開關頻率和最小傳導損耗的應用仍然至關重要。Littelfuse的1300V A級溝槽式IGBT系列可滿足800V BEV子系統的特殊需求，特別是在PTC加熱器、放電電路和預充電應用中。這些IGBT具有低VCE（飽和）、短路能力和寬電流范圍。同時提供SMD和插件封裝，具有更強的爬電和電氣距離，為設計提供了靈活性。
點擊“閱讀原文” 下載演示文稿
