Der Beitrag diskutiert zunächst, welche Anforderungen an die Auslegung von Leistungshalbleitermodulen für Hybridantriebsumrichter zu stellen sind. Als problematisch erweist sich dabei, dass bei flüssigkeitsgekühlten Systemen Kühlertemperaturen von über 100 Grad C erreicht werden können, sodass die Leistungshalbleiter eine zulässige Sperrschichttemperatur von 150 Grad C haben müssen, um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten. Zudem muss ihre Lastzyklusfestigkeit deutlich höher sein als bei konventionellen Halbleitermodulen. Der Beitrag stellt im weiteren zwei neue Leistungshalbleitermodule des Herstellers Infinion vor, die speziell für den Einsatz in Mild- und Full-Hybrid-Antrieben entwickelt wurden. Die Module sind mit der neusten 600 Volt IGBT3 Chiptechnologie mit einer zulässigen Sperrschichttemperatur von 150 Grad C ausgestattet und mit einem modifizierten Bondprozess verarbeitet worden, der zu einer erheblichen Verbesserung der thermischen Zyklusfähigkeit beiträgt. Die Lastanschlüsse sind als Schraubanschlüsse ausgeführt, während die Hilfsanschlüsse als Lötkontakte im Kunststoffgehäuse eingespritzt sind. Für 20-Kilowatt-Applikationen steht das kostenoptimierte HybridPACK 1 Modul mit 400 A / 600 V IGBTs in SixPACK-Konfiguration zur Verfügung, das für den Einsatz bei verstärkter Luftkühlung im Mild-Hybrid vorgesehen ist. Das mit NTC-Temperaturüberwachung (Negative Temperature Coefficient) ausgestattete Modul wurde mit einer improved Aluminiumoxid-DCB (Direct Copper Bonded) und drei Millimeter Kupferbodenplatte aufgebaut. Durch den Einsatz eines neuen Keramiksubstrates auf der Bodenplatte wurde die Temperaturzyklenfestigkeit für den Einsatz in Mild-Hybrid-Umrichtern um das Dreifache verbessert. Die Abmessungen der Bodenplatte betragen 139 mal 72 mm. Für Leistungen oberhalb von 50 kW wird das HybridPACK 2 Modul angeboten, das speziell für flüssig gekühlte Systeme und damit auch für Full-Hybrid-Antriebe entwickelt wurde. Es ist mit einer Pin-Fin-Bodenplatte ausgestattet, die bei so genannten offenen, flüssig gekühlten Systemen zum Einsatz kommt. Es sind 800 Ampere pro IGBT zulässig, außerdem wurden Optimierungen hinsichtlich der Vibrationsfestigkeit durchgeführt. Die Fläche der Bodenplatte beträgt 113 mal 97 mm. Damit ist dieses Halbleitermodul in seiner Grundfläche um etwa ein Viertel kleiner als heutige Lösungen. Im Vergleich mit bereits eingeführten Systemen lassen sich die elektrischen Verluste von Mild- oder Full-Hybrid-Systemen um bis zu 20 % senken, sodass ein energieeffizienter Betrieb der Leistungselektronik möglich ist.
Energie sparen. Leistungshalbleiter-Module fit für Hybridantriebsumrichter machen
Elektronik Journal ; 42 , 10 ; 26-28
2007
3 Seiten, 3 Bilder, 1 Tabelle
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