分析混合動力電動車設(shè)計中大功率器件的應(yīng)用

3. 快速開關(guān)器件也是混合動力電動汽車應(yīng)用一個十分重要的需求。盡管電機驅(qū)動變頻器的典型開關(guān)頻率為6 kHz 至10kHz，但DC-DC 轉(zhuǎn)換器或其他電池充電裝置通常具備更高的頻率范圍（100kHz至200kHz），以提高降壓/升壓轉(zhuǎn)換器效率，并縮小這些系統(tǒng)中的無源組件（電感器/電容器）的尺寸。不幸的是，基于其雙極器件物理特征，IGBT可在10KHz開關(guān)頻率下達到最理想的性能，但在100kHz以上的高頻條件下，需采用特殊的MOSFET、CoolMOS或超結(jié)（Super Junction）器件。不過，這些器件都有缺點，例如極高的成本和有限的穩(wěn)健性等。IR公司的汽車產(chǎn)品組合，提供了以更低的成本和出色的開關(guān)性能解決這些問題的替代解決方案。IR公司的汽車用DirectFET，設(shè)立了電壓高達250V的快速開關(guān)性能的標(biāo)桿。更高電壓的快速開關(guān)產(chǎn)品，需要采用IR公司的專有WARP speed IGBT。相比典型的高壓超結(jié)器件而言，WARP speed IGBT可以更出色的性價比實現(xiàn)更高的開關(guān)頻率。新一代汽車WARP speed IGBT可滿足100kHz以上的開關(guān)頻率要求，因此是混合動力電動汽車的大功率DC-DC 轉(zhuǎn)換器的理想解決方案。

　　圖4：IR公司的車用柵極驅(qū)動，由于采用專有的工藝和設(shè)計，因此更加穩(wěn)健耐用。這些工藝特性和設(shè)計可確保生成高負電壓尖峰的大型IGBT的絕對栓鎖控制。
　　4. 具備高抗雪崩能力的MOSFET，是混合動力電動汽車半導(dǎo)體平臺的另一個重要部件。硬開關(guān)產(chǎn)品常常需要MOSFET通過進入雪崩模式實現(xiàn)重復(fù)開關(guān)。在雪崩模式下，電壓基本上會超過擊穿電壓，高度加速的載流子在擊穿電壓水平下，會涌入MOSFET的PN結(jié)區(qū)。這些高度加速的“熱載流子”通常會逐漸損壞柵極氧化層。經(jīng)過一段時間或重復(fù)多次出現(xiàn)雪崩事件后，MOSFET會出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的損傷。閾值電壓漂移，漏電流逐漸增大，或者有時柵極氧化層斷裂。IR公司的專利MOSFET尤其穩(wěn)健耐用，可實現(xiàn)可靠的重復(fù)雪崩開關(guān)。事實證明，這些器件應(yīng)用于電機驅(qū)動等電感負載的硬開關(guān)產(chǎn)品時，穩(wěn)健性。結(jié)合無引線鍵合Direct封裝，這些器件可設(shè)立開關(guān)性能標(biāo)桿，同時確保出眾的硅片穩(wěn)健性。
　　5.驅(qū)動功率器件的穩(wěn)健耐用、功能強大的控制IC。為幫助系統(tǒng)設(shè)計人員利用所需的控制IC完成整個功率級開發(fā)任務(wù)，IR公司推出了陣容強大的汽車用驅(qū)動IC產(chǎn)品組合。該產(chǎn)品組合適用于廣泛的拓撲結(jié)構(gòu)，可滿足高級換流器、轉(zhuǎn)換器或電源的系統(tǒng)需求。專有的汽車用高壓和低壓柵極驅(qū)動IC，具備非凡的穩(wěn)健性和自鎖抗擾度。針對電壓小于75V的應(yīng)用，IR推出了專利智能化功率IC，它們能夠處理的電流，遠遠高于采用尖端BCD工藝制造的模擬混合信號IC。針對電壓范圍為100V 至1200V的應(yīng)用，也推出了眾多具備業(yè)界領(lǐng)先的負瞬態(tài)電壓尖峰安全操作區(qū)（NTSOA）的高壓結(jié)隔離驅(qū)動IC產(chǎn)品，如圖4所示。世界一流的驅(qū)動IC的故障模式是，經(jīng)常會因為以很高的電流和電感負載執(zhí)行半橋開關(guān)時產(chǎn)生的高負電壓尖峰而發(fā)生栓鎖現(xiàn)象。IR公司推出的車用驅(qū)動IC，不僅堅固耐用，而且具備自鎖防護功能，這使它們成為驅(qū)動電流密度很高的大型IGBT的理想之選。為滿足高柵極驅(qū)動電流需求，還推出了具備高達10A的驅(qū)動電流能力的專有緩沖器IC。