罗姆第4代SiC MOSFET在电动汽车电控系统中的应用及其优势

发布时间：2022-09-22 10:55
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：2493

    引言

    近年来，为了实现“碳中和”等减轻环境负荷的目标，需要进一步普及下一代电动汽车（xEV），从而推动了更高效、更小型、更轻量的电动系统的开发。尤其是在电动汽车（EV）领域，为了延长续航里程并减小车载电池的尺寸，提高发挥驱动核心作用的电控系统的效率已成为一个重要课题。SiC（碳化硅）作为新一代宽禁带半导体材料，具备高电压、大电流、高温、高频率和低损耗等独特优势。因此，业内对碳化硅功率元器件在电动汽车上的应用寄予厚望。

    罗姆第4代SiC MOSFET应用于“三合一”电桥

    近日，上汽大众与臻驱科技联合开发的首款基于SiC技术的 “三合一”电桥完成试制。据悉，对比现有电桥产品，这款SiC“三合一”电桥在能耗表现方面非常抢眼，每百公里可节约0.645kW·h电能。以上汽大众在ID 4X车型上的测试结果为例，对比传统的IGBT方案，整车续航里程提升了4.5%。由此可知，SiC电桥方案的优势非常明显。但作为一种新技术，SiC电控系统还存在一些开发难点，比如SiC模块的本体设计，以及高速开关带来的系统EMC应对难题。值得一提的是，臻驱科技此次完成试制的“三合一”电桥采用的是罗姆第4代SiC MOSFET裸芯片，充分发挥了碳化硅器件的性能优势。

    罗姆于2020年完成开发的第4代SiC MOSFET，是在不牺牲短路耐受时间的情况下实现业内超低导通电阻的产品。该产品用于车载主驱逆变器时，效率更高，与使用IGBT时相比，效率显著提升，因此非常有助于延长电动汽车的续航里程，并减少电池使用量，降低电动汽车的成本。

罗姆第4代SiC MOSFET在电动汽车电控系统中的应用及其优势

    罗姆第4代SiC MOSFET的独特优势

    罗姆作为碳化硅领域的深耕者，从2000年就开始了相关的研发工作，并在2009年收购碳化硅衬底供应商SiCrystal后，于2010年率先推出了商用碳化硅MOSFET，目前产品涵盖SiC SBD、SiC MOSFET和全SiC模组，其中SiC SBD、SiC MOSFET可以裸芯片的形式供货。罗姆在2015年发布了第3代也是第一款商用沟槽结构的SiC MOSFET产品，支持18V驱动。2020年，罗姆又推出了第4代SiC MOSFET。目前，不仅可供应裸芯片，还可供应分立封装的产品。分立封装的产品已经完成了面向消费电子设备和工业设备应用的产品线开发，后续将逐步开发适用于车载应用的产品。

    对比罗姆的第3代SiC MOSFET产品，第4代SiC MOSFET具有导通电阻更低的特点。根据测试结果显示，在芯片尺寸相同且在不牺牲短路耐受时间的前提下，罗姆采用改进的双沟槽结构，使得MOSFET的导通电阻降低了约40％，传导损耗相应降低。此外，从RDS(on)与VGS的关系图中，我们可以发现第4代SiC MOSFET在栅极电压处于+15V和+18V之间时具有更平坦的梯度，这意味着第4代SiC MOSFET的驱动电压范围可拓展至15V-18V。

罗姆第4代SiC MOSFET在电动汽车电控系统中的应用及其优势

    同时，第4代SiC MOSFET还改善了开关性能。通常，为了满足更大电流和更低导通电阻的需求，MOSFET存在芯片面积增大、寄生电容增加的趋势，因而存在无法充分发挥碳化硅原有的高速开关特性的课题。第4代SiC MOSFET，通过大幅降低栅漏电容（Cgd），成功地使开关损耗比以往产品降低约50％。

罗姆第4代SiC MOSFET在电动汽车电控系统中的应用及其优势

    此外，罗姆还对第4代SiC MOSFET进行了电容比的优化，大大提高了栅极和漏极之间的电容（CGD）与栅极和源极之间的电容（CGS）之比，从而减少了寄生电容的影响。比如，可以减小在半桥中一个快速开关的SiC MOSFET施加在另一个SiC MOSFET上的高速电压瞬变（dVDS/dt）对栅源电压VGS的影响。这将降低由正VGS尖峰引起的SiC MOSFET意外寄生导通的可能性，以及可能损坏SiC MOSFET的负VGS尖峰出现的可能性。

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　　近年来，在工业设备和消费电子设备等领域，采用高输入电压的电源电路来实现高级控制的客户越来越多，对于MOSFET产品，除了低导通电阻的要求之外，也表现出对高耐压性能与日俱增的需求。　　MOSFET产品分为Nch与Pch两种，而高效率的Nch应用更为普遍，但在高边使用Nch MOSFET时，需要栅极电压高于输入电压，因此就存在电路结构变得更复杂的问题。而使用Pch MOSFET则可以用低于输入电压的栅极电压进行驱动，因此可简化电路结构，同时还有助于减轻设计负担。　　基于以上背景，罗姆的Pch MOSFET已经推出了第5代产品。那相比前一代，本次升级带来了哪些亮点，与其他公司产品相比又有何优势呢?另外，应用场景是不是得到扩充?　　本次研讨会将会围绕这些问题一一为大家带来解答，扫描海报二维码，即可报名，参与还有机会赢取精美礼品!　　研讨会提纲　　1.前言　　• 什么是Pch MOSFET?　　• Pch MOSFET应用　　2.罗姆Pch MOSFET的特点　　• 低导通电阻损耗　　• 额定峰值电流大，不容易损坏　　• 稳固的高市场份额　　• 产品路线图介绍　　• 支持更大电流的大功率封装　　3.罗姆产品阵容　　• 应用电路示例　　• 第5代产品　　研讨会主题　　适用于工业设备和消费电子应用的Pch功率MOSFET系列　　研讨会时间　　2024年12月18日上午10点　　研讨会讲师　　洪梓昕(助理工程师)　　简介：洪梓昕负责面向包括工控、民生、车载等各领域的分立器件产品的推广，涉及功率器件和小信号器件等产品，为客户进行选型指导和技术支持。　　相关产品页面MOSFET产品介绍页适用于电机的新产品规格书下载页导通电阻显著降低的第5代-40V/-60V耐压Pch功率MOSFET　　相关产品资料Pch MOS选型指南晶体管产品目录面向工业设备应用的产品目录
2024-11-27 13:45 阅读量：158
法雷奥与罗姆联合开发新一代功率电子领域
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　　业界先进的汽车零部件制造商Valeo Group(以下简称“法雷奥”)与全球知名半导体及电子元器件制造商ROHM Co., Ltd.(以下简称“罗姆”)将通过结合双方在功率电子领域的专业知识和技术优势，联合开发面向牵引逆变器的新一代功率模块。作为双方合作的第一步，罗姆将为法雷奥的新一代动力总成解决方案提供碳化硅(SiC)塑封型模块“TRCDRIVE pack™”。　　法雷奥从电动摩托车等小型车辆到主流轿车，甚至大型电动卡车，跨越各种车辆类型和市场，扩大了高效电动移动出行的支持领域。此次合作将法雷奥拥有的机电、热控制以及软件开发的专业知识与罗姆的功率模块相结合，推动功率电子解决方案，助力全球汽车系统的性能和效率提升以及节能减排。　　法雷奥和罗姆自2022年开始合作以来，一直在开展旨在提高牵引逆变器性能和效率的技术交流，而牵引逆变器是电动汽车(EV)和插电式混合动力汽车(PHEV)推进系统的重要组成部分。双方致力于通过改进功率电子技术来优化冷却系统和机电一体化，以改善散热性能、提高效率，从而优化性价比。另外，还通过采用碳化硅封装来提高整个系统的可靠性。　　稳固的合作关系：法雷奥和罗姆利用双方的优势和密切的交流，实现高性能动力总成系统。　　法雷奥电源逆变器平台总监 Nicolas GELEZ(右)、　　法雷奥动力采购副总裁 Christophe CHEVALIER(中)、　　罗姆半导体欧洲总裁 Wolfram HARNACK(左)　　法雷奥动能系统事业部首席执行官Xavier Dupont表示：“对于法雷奥动能系统事业部来说，此次合作意味着在提供先进且高效率功率电子产品方面向前迈出重要一步。双方将共同致力于通过建立高耐压逆变器的新行业标准，加快向更高效、更经济电动出行的转型速度。”　　罗姆半导体欧洲总裁Wolfram HARNACK表示：“很高兴罗姆的功率半导体能够为汽车零部件行业的领航企业法雷奥提供支持。罗姆的TRCDRIVE pack™实现了高功率密度，有助于提高功率转换效率。我们将通过与法雷奥的合作，为高效率动力总成系统的开发贡献力量。”　　这些突破对于满足延长续航里程、实现高速充电功能以及适用于BEV和PHEV的性能高且经济实惠的逆变器等需求而言至关重要。　　法雷奥计划于2026年初开始供应该项目的第一批产品。法雷奥和罗姆将共同为新一代xEV逆变器的效率提升和小型化贡献力量。　　关于TRCDRIVE pack™的背景　　TRCDRIVE pack™是牵引逆变器驱动用碳化硅塑封型模块的专用商标。该商标产品的功率密度高，并采用罗姆自有的引脚排列方式，有助于解决牵引逆变器需要解决的小型化、效率提升和减少工时等主要课题。碳化硅功率器件能够在高电压条件下以很低的损耗进行功率转换，因此将法雷奥的组件技术和外壳加工技术以及热控制技术优势与罗姆的功率模块技术优势相结合，将会产生协同效应。法雷奥和罗姆通过在车载功率电子领域的合作，来提高牵引逆变器的性能和效率，从而为实现无碳社会做出贡献。　　如需了解更多信息，欢迎访问TRCDRIVE pack™页面：　　https://www.rohm.com.cn/news-detail?news-title=2024-06-11_news_trcdrive-pack&defaultGroupId=false　　・TRCDRIVE pack™是ROHM Co., Ltd.的商标或注册商标。　　关于法雷奥　　法雷奥作为一家技术公司，是全球汽车制造商和新型交通参与者的合作伙伴。公司始终积极创新，致力于打造更安全且更智能、可持续的移动出行。法雷奥在电动化、驾驶辅助系统、舱内体验重塑和照明技术这四个领域拥有行业先进的技术和领导者地位，是移动出行变革进程中的重要发展原动力。　　法雷奥相关数据：2023年销售额达220亿欧元，拥有109,600名员工，业务遍及全球28个国家，拥有159家工厂，64个研发中心，19个销售平台(截至2024年6月30日)　　https://www.valeo.com/cn/　　法雷奥已在巴黎证券交易所上市。　　关于罗姆　　罗姆是成立于1958年的半导体及电子元器件制造商。通过铺设到全球的开发与销售网络，为汽车和工业设备市场以及消费电子、通信等众多市场提供高品质和高可靠性的IC、分立半导体和电子元器件产品。在罗姆自身擅长的功率电子领域和模拟领域，罗姆的优势是提供包括碳化硅功率元器件及充分地发挥其性能的驱动IC、以及晶体管、二极管、电阻器等外围元器件在内的系统整体的优化解决方案。https://www.rohm.com.cn/
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