SiC功率模块和SiC MOSFET单管不同的散热安装形式萃取装置
碗形垫片
在本系列的前几篇文章中[1-7],我们介绍了基于安森美丰富的SiC功率模块和其他功率器件开发的25 kW EV快充系统。
柜台制作在这一章,我们来看看其中的热管理部分是如何提高效率和可靠性,同时防止系统过早失效的。 首先,我们会从开关
损耗和散热贴装两个方面来复习一下SiC MOSFET
模块相对分立SiC MOSFET的几个优势。其次,我们将描述如何利用热管理技术和计算来设计散热风扇的安装和其控制系统,以及如何使使用SiC功率模块的内置NTC来控制风扇自动为PFC
和DC-DC部分降温。最后我们详细了解用于调节风扇转速的PWM-电压转换器的设计,并通过模拟来展示其运行的关键方面和补偿器的设计。 单管vs模块
开关损耗
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相比SiC MOSFET单管,SiC MOSFET模块的工作效率通常更高,因为其具有更小的寄生效应。举个例子,下表是1200 V/20 mΩ/TO247-4LD的SiC MOSFET单管NTH4L020N120SC1和SiC MOSFET模块NXH020F120MNF1PTG的对比。
表1.SiC MOSFET单管vsSiC MOSFET模块:开关损耗
表1中的参数取自产品的数据表,它们表明模块具有更低的开关损耗。封装中的寄生电感更低,从而使功率能力更高。因此,对于同样的输出功率,SiC模块可以在更高的开关频率下工作。更高的开关频率操作有助于减少无源元件的尺寸,以及整体设计尺寸。
散热贴装
封装在热管理中起着重要作用。分立MOSFET和模块的热贴装是不一样的。在分立MOSFET封装中,Die与一块铜垫相连,而这种铜垫从外观看是作为导热层与空气和外部
玻璃钢蓄水池接触的。不过,也可以在MOSFET和散热器之间加入了一种热介质材料(Thermal Interface Material)或热化合物,z额外的这一层是为了:
提高铜垫至散热片的热导率
储槽
实现铜垫和散热片之间的电气绝缘