车规模块系列(十):模块内部集成RC-snubber

原创 功率半导体那些事儿 2024-09-04 07:18

好久不见!断更了快五个月了,每每想写点什么,都只是反复提笔,毫无进展。反复之间就好似这时光,流逝的背后似乎并没有留给我们太多的东西。

上周的PCIM展,见到了之前很多朋友,寒暄之间都流露出了半导体竞争的激烈和不易。再看看各家的展台,进口的依旧有着那份隐藏的傲气,而国产依旧有着虚心求学的谦逊。在我看来,当下并不是优胜劣汰,更多的是适者生存!

当下


从风光储到新能源汽车,给到我更多的感觉是,前者相对而言看到的更多在拓扑的配置和优化(不同三电平拓扑),后者更多的是封装的优化(两电平而言,封装的“细枝末节”会更多)。所以汽车中见到的属封装变动最多,之前我们也聊过好几款封装类型,而风光储更多的还在基于62mm,ED3,Easy系列等封装基础上优化芯片配置。

众所周知,400V到800V平台的演变在新能源汽车而言已经不算什么新鲜事,但是800V只是一个广义上的电压,具体的电池电压或者说母线电压可能会比它高很多,这样就意味着越来越压榨半导体器件的耐压上限(虽然实际上的耐压值会比Datasheet上的高一些),但为了可靠性而言都会要求在额定电压之内。从电压的维度而言,这就是为什么要求减小尽可能降低系统杂散电感。再加上碳化硅的“快”,电压尖峰一直备受关注,不管是关断尖峰还是二极管反向恢复尖峰。

除了想方设法地降低杂散电感(越来越难,或者相对性价比较低),或者是从芯片角度优化其特性(都会伴随着取舍),那么还有一种在风光储很常见的抑制措施--RC Snubber

那为什么这么常见还拿出来说事呢,那就说到今天写这篇文章的契机了,是因为周末晚上看到了一篇欧洲PCIM展的文章,把RC snubber集成到模块内部

RC Snubber


与良好稳定的Si-IGBT解决方案相比,碳化硅提供了更快的切换和更低的静态和动态损耗。然而,快速的碳化硅开关可能会出现振铃和明显的电压超调现象,这主要是由高电流瞬变和电路寄生参数引起的。所以改变寄生参数会给振荡带来一些改善,相对于常见的电阻和电容串联的RC电路而言,IFX基于硅基材料制成的RC芯片如下,

电容利用蚀刻在硅晶片表面的深沟槽阵列,随后填充电介质和高掺杂多晶硅形成。

面积为= 0.25 cm²的RC-snubber芯片电阻和电容值与尺寸相关的函数关系。

基于IFX750V SiC MOSFET的HPD模块,上下半桥分别布置RC-snubber芯片,基板Layout如下,

RC-snubber芯片的参数为ESR=3.8Ω,ESC=4.6nF。

基于双脉冲测试对比


基于双脉冲测试,母线电压VDC=400V下,得到了正向开通电流和二极管反向恢复的电压波形,如下

可以明显地看到,增加RC-snubber有效地抑制了阵地和电压尖峰。电流尖峰幅值的增加是由于snubber电容放电而产生。

相同的尖峰电压限制下,带有RC-snubber的开通电阻能够选得更小,开关速度可以做得更快,相应IGBT的开通损耗能够得到降低,但对应的二极管反向恢复损耗将会增大。

同样的,也监控了相同关断电阻下,关断尖峰并没有明显减小,可能是电容值取得较小。

相同电压尖峰限制下,有无RC的损耗对比,由于带RC的开通电阻可以取得更小,所以开关损耗能够得到降低,

相同的驱动参数下,带RC的由于电流尖峰幅值较高,能量相对有所增加,

所以,为了提高RC-snubber的效率,必须降低RC-snubber的峰值电流。

同时针对逆变器级别也进行了测试,由于增加了RC-snubber芯片,emi振幅降低了30 dB,对于二极管恢复可以观察到显著的vmax降低。因此,可以使用较低的RG,on,从而导致较低的总动态损失(26%)。这种节约效果是显著的,表现在8%的rms电流或12%的结温度。这些发现有助于增加rms输出电流或减少有源芯片面积,以节省成本。

小结


今天只是想借着英飞凌关于在模块内部增加RC-snubber的文章,表达对于能够有新想法新思路的敬意,同时希望能够给我们带来一些新的思路和想法。至少,在“内卷”的当下,我们好像弄丢了太对的“异想天开”。


今天的内容希望你们能够喜欢!


参考文献:

"HybridPACKTM Drive Power Module with SiC- MOSFETs and  Monolithic RC- Snubber Chips for Optimized Power Density"--Andre Uhlemann, Nikolaj Gorte, Andreas Groove, Thomas Hunger 

Infineon Technologies AG, Germany

END

Power semiconductors

关注微信号,让我们由浅入深慢慢丰富功率半导体那些事儿!



点分享
点收藏
点在看
点点赞

功率半导体那些事儿 从易到难,慢慢地支撑起整个半导体的框架,一个从零开始学习功率半导体的地方,我们可以一起谈谈功率半导体的那些事儿。
评论
  • 【工程师故事】+半年的经历依然忧伤,带着焦虑和绝望  对于一个企业来说,赚钱才是第一位的,对于一个人来说,赚钱也是第一位的。因为企业要活下去,因为个人也要活下去。企业打不了倒闭。个人还是要吃饭的。企业倒闭了,打不了从头再来。个人失业了,面对的不仅是房贷车贷和教育,还有找工作的焦虑。企业说,一个公司倒闭了,说明不了什么,这是正常的一个现象。个人说,一个中年男人失业了,面对的压力太大了,焦虑会摧毁你的一切。企业说,是个公司倒闭了,也不是什么大的问题,只不过是这些公司经营有问题吧。
    curton 2025-01-02 23:08 270浏览
  • 前言近年来,随着汽车工业的快速发展,尤其是新能源汽车与智能汽车领域的崛起,汽车安全标准和认证要求日益严格,应用范围愈加广泛。ISO 26262和ISO 21448作为两个重要的汽车安全标准,它们在“系统安全”中扮演的角色各自不同,但又有一定交集。在智能网联汽车的高级辅助驾驶系统(ADAS)应用中,理解这两个标准的区别及其相互关系,对于保障车辆的安全性至关重要。ISO 26262:汽车功能安全的基石如图2.1所示,ISO 26262对“功能安全”的定义解释为:不存在由于电子/电气系统失效引起的危害
    广电计量 2025-01-02 17:18 206浏览
  • 影像质量应用于多个不同领域,无论是在娱乐、医疗或工业应用中,高质量的影像都是决策的关键基础。清晰的影像不仅能提升观看体验,还能保证关键细节的准确传达,例如:在医学影像中,它对诊断结果有着直接的影响!不仅如此,影像质量还影响了:▶ 压缩技术▶ 存储需求▶ 传输效率随着技术进步,影像质量的标准不断提高,对于研究与开发领域,理解并提升影像质量已成为不可忽视的重要课题。在图像处理的过程中,硬件与软件除了各自扮演着不可或缺的基础角色,有效地协作能够确保图像处理过程既高效又具有优异的质量。软硬件各扮演了什么
    百佳泰测试实验室 2025-01-03 10:39 112浏览
  • Matter加持:新世代串流装置如何改变智能家居体验?随着现在智能家庭快速成长,串流装置(Streaming Device,以下简称Streaming Device)除了提供更卓越的影音体验,越来越多厂商开始推出支持Matter标准的串流产品,使其能作为智能家庭中枢,连结多种智能家电。消费者可以透过Matter的功能执行多样化功能,例如:开关灯、控制窗帘、对讲机开门,以及操作所有支持Matter的智能家电。此外,再搭配语音遥控器与语音助理,打造出一个更加智能、便捷的居家生活。支持Matter协议
    百佳泰测试实验室 2025-01-03 10:29 125浏览
  • 物联网(IoT)的快速发展彻底改变了从智能家居到工业自动化等各个行业。由于物联网系统需要高效、可靠且紧凑的组件来处理众多传感器、执行器和通信设备,国产固态继电器(SSR)已成为满足中国这些需求的关键解决方案。本文探讨了国产SSR如何满足物联网应用的需求,重点介绍了它们的优势、技术能力以及在现实场景中的应用。了解物联网中的固态继电器固态继电器是一种电子开关设备,它使用半导体而不是机械触点来控制负载。与传统的机械继电器不同,固态继电器具有以下优势:快速切换:确保精确快速的响应,这对于实时物联网系统至
    克里雅半导体科技 2025-01-03 16:11 151浏览
  • 自动化已成为现代制造业的基石,而驱动隔离器作为关键组件,在提升效率、精度和可靠性方面起到了不可或缺的作用。随着工业技术不断革新,驱动隔离器正助力自动化生产设备适应新兴趋势,并推动行业未来的发展。本文将探讨自动化的核心趋势及驱动隔离器在其中的重要角色。自动化领域的新兴趋势智能工厂的崛起智能工厂已成为自动化生产的新标杆。通过结合物联网(IoT)、人工智能(AI)和机器学习(ML),智能工厂实现了实时监控和动态决策。驱动隔离器在其中至关重要,它确保了传感器、执行器和控制单元之间的信号完整性,同时提供高
    腾恩科技-彭工 2025-01-03 16:28 153浏览
  • 车身域是指负责管理和控制汽车车身相关功能的一个功能域,在汽车域控系统中起着至关重要的作用。它涵盖了车门、车窗、车灯、雨刮器等各种与车身相关的功能模块。与汽车电子电气架构升级相一致,车身域发展亦可以划分为三个阶段,功能集成愈加丰富:第一阶段为分布式架构:对应BCM车身控制模块,包含灯光、雨刮、门窗等传统车身控制功能。第二阶段为域集中架构:对应BDC/CEM域控制器,在BCM基础上集成网关、PEPS等。第三阶段为SOA理念下的中央集中架构:VIU/ZCU区域控制器,在BDC/CEM基础上集成VCU、
    北汇信息 2025-01-03 16:01 159浏览
  • 在快速发展的能源领域,发电厂是发电的支柱,效率和安全性至关重要。在这种背景下,国产数字隔离器已成为现代化和优化发电厂运营的重要组成部分。本文探讨了这些设备在提高性能方面的重要性,同时展示了中国在生产可靠且具有成本效益的数字隔离器方面的进步。什么是数字隔离器?数字隔离器充当屏障,在电气上将系统的不同部分隔离开来,同时允许无缝数据传输。在发电厂中,它们保护敏感的控制电路免受高压尖峰的影响,确保准确的信号处理,并在恶劣条件下保持系统完整性。中国国产数字隔离器经历了重大创新,在许多方面达到甚至超过了全球
    克里雅半导体科技 2025-01-03 16:10 105浏览
  • 国际标准IPC 标准:IPC-A-600:规定了印刷电路板制造过程中的质量要求和验收标准,涵盖材料、外观、尺寸、焊接、表面处理等方面。IPC-2221/2222:IPC-2221 提供了用于设计印刷电路板的一般原则和要求,IPC-2222 则针对高可靠性电子产品的设计提供了进一步的指导。IPC-6012:详细定义了刚性基板和柔性基板的要求,包括材料、工艺、尺寸、层次结构、特征等。IPC-4101:定义了印刷电路板的基板材料的物理和电气特性。IPC-7351:提供了元件封装的设计规范,包括封装尺寸
    Jeffreyzhang123 2025-01-02 16:50 192浏览
  • 在测试XTS时会遇到修改产品属性、SElinux权限、等一些内容,修改源码再编译很费时。今天为大家介绍一个便捷的方法,让OpenHarmony通过挂载镜像来修改镜像内容!触觉智能Purple Pi OH鸿蒙开发板演示。搭载了瑞芯微RK3566四核处理器,树莓派卡片电脑设计,支持开源鸿蒙OpenHarmony3.2-5.0系统,适合鸿蒙开发入门学习。挂载镜像首先,将要修改内容的镜像传入虚拟机当中,并创建一个要挂载镜像的文件夹,如下图:之后通过挂载命令将system.img镜像挂载到sys
    Industio_触觉智能 2025-01-03 11:39 108浏览
  • 本文继续介绍Linux系统查看硬件配置及常用调试命令,方便开发者快速了解开发板硬件信息及进行相关调试。触觉智能RK3562开发板演示,搭载4核A53处理器,主频高达2.0GHz;内置独立1Tops算力NPU,可应用于物联网网关、平板电脑、智能家居、教育电子、工业显示与控制等行业。查看系统版本信息查看操作系统版本信息root@ido:/# cat /etc/*releaseDISTRIB_ID=UbuntuDISTRIB_RELEASE=20.04DISTRIB_CODENAME=focalDIS
    Industio_触觉智能 2025-01-03 11:37 127浏览
  • 光耦合器,也称为光隔离器,是一种利用光在两个隔离电路之间传输电信号的组件。在医疗领域,确保患者安全和设备可靠性至关重要。在众多有助于医疗设备安全性和效率的组件中,光耦合器起着至关重要的作用。这些紧凑型设备经常被忽视,但对于隔离高压和防止敏感医疗设备中的电气危害却是必不可少的。本文深入探讨了光耦合器的功能、其在医疗应用中的重要性以及其实际使用示例。什么是光耦合器?它通常由以下部分组成:LED(发光二极管):将电信号转换为光。光电探测器(例如光电晶体管):检测光并将其转换回电信号。这种布置确保输入和
    腾恩科技-彭工 2025-01-03 16:27 147浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦