ROHM推出IGBT "RGTV/RGW系列",对新能源汽车有啥影响

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对新能源车来说,电池、VCU、BSM、电机效率都缺乏提升空间,最有提升空间的当属电机驱动部分,而电机驱动部分最核心的元件IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管芯片)则是最需要重视的。
 
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一、概述
 
IGBT模块是由IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯片)与FWD(续流二极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品。
 
作为电动汽车电机控制器实现功率变换的核心部件,IGBT在新能源汽车领域主要有电力驱动系统、车载空调系统和充电桩三大应用方面。
 
电动控制系统——IGBT在电控系统中用于逆变器模块,将大功率直流/交流(DC/AC)逆变后驱动汽车电机。跟据Hitachi显示,车用逆变器中IGBT需要工作在650-700V,开关频率为5-12kHz,IGBT的转化效率在90%以上,最大可以达到95%。
 
车载空调控制系统——实现小功率直流/交流(DC/AC)逆变,使用电流较小的IGBT和FRD,进而驱动空调系统运行。
 
充电桩——智能充电桩中IGBT模块被作为开关元件使用,主要运用于直流快充电桩,直流电桩通过三相电网输入交流电,经过三相桥式不可控整流电路整流变成直流电,滤波后提供给高频DC-DC功率变换器,为电动汽车动力蓄电池充电
 
 
二、罗姆的半导体市场
 
最近这些年,日本半导体公司在世界上失去了过往的庞大影响力,但数十年发展下来,他们依然有一些公司屹立不倒的。例如在硅晶圆材料、汽车电子、电子零件、半导体设备和存储等多个方面,我们都能找到日本厂商的身影,其中一部分且相当低调,如果要从当中挑一个低调的代表,罗姆半导体(以下简称罗姆)会有相当大的优势。
 
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成立于1958年的罗姆年营收数十亿美元,在汽车电子IC方面的供应更是跃居全球前十(2016年的数据),在功率器件、电阻器、传感器和晶体管方面在市场上有出色的表现,但从来没有见过他们有太多的宣传,这与日本企业一贯的务实有关。

 

 

三、罗姆的IGBT产品

ROHM新开发出兼备业界顶级低传导损耗和高速开关特性的650V耐压IGBT"RGTV系列(短路耐受能力保持版)"和"RGW系列(高速开关版)",共21种机型。这些产品非常适用于UPS(不间断电源)、焊接机及功率控制板工业设备、空调、IH(感应加热)等消费电子产品的通用变频器及转换器的功率转换。
 
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此次开发的新系列产品采用薄晶圆技术及ROHM独有结构,在具有权衡关系的低导通损耗和高速开关特性方面,获得了业界顶级的性能。例如,在交错式PFC电路中使用时,与以往产品相比,轻负载时效率提升1.2%,重负载时效率提升0.3%,有助于进一步降低应用的功耗。另外通过元器件内部的优化,实现了顺畅的软开关。与同等效率的普通产品相比,成功减少50%电压过冲,从而减少以往需要用来对策的部件数量,可显著减轻设计负担。
 
1.实现业界顶级的低传导损耗和高速开关性能
在本新系列产品中,利用薄晶圆技术使晶圆厚度比以往产品再薄15%,另外采用ROHM独创的单元微细化结构,成功实现业界顶级的低导通损耗(VCE(sat)=1.5V)和高速开关特性(tf=30~40ns)。
 
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2.实现软开关,减轻设备的设计负担
通过元器件内部优化,实现了ON/OFF顺畅切换的软开关。由此,开关时产生的电压过冲与普通产品相比减少了50%,可减少用来抑制过冲的外置栅极电阻和缓冲电路等部件数量。使用IGBT时,应用端不再需要以往需要的过冲对策,有利于减轻设计负担。
 

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