【導讀】Wolfspeed與恩智浦（NXP）聯合推出業界首款經過全麵驗證的800V牽(qian)引(yin)逆(ni)變(bian)器(qi)參(can)考(kao)設(she)計(ji)，為(wei)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)行(xing)業(ye)注(zhu)入(ru)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)動(dong)能(neng)。麵(mian)對(dui)汽(qi)車(che)行(xing)業(ye)加(jia)速(su)向(xiang)零(ling)排(pai)放(fang)轉(zhuan)型(xing)的(de)需(xu)求(qiu)，該(gai)設(she)計(ji)通(tong)過(guo)集(ji)成(cheng)動(dong)態(tai)柵(zha)極(ji)強(qiang)度(du)調(tiao)節(jie)技(ji)術(shu)與(yu)碳(tan)化(hua)矽(gui)（SiC）功率模塊，直擊效率提升、功能安全及長期可靠性三大核心痛點，助力車企快速開發出性能媲美甚至超越燃油車的差異化電動車型。

下一代 800 V 電動汽車牽引逆變器參考設計：提高電動汽車的性能耐久性和續航裏程

Wolfspeed與恩智浦（NXP）聯合推出業界首款經過全麵驗證的800V牽(qian)引(yin)逆(ni)變(bian)器(qi)參(can)考(kao)設(she)計(ji)
，為(wei)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)行(xing)業(ye)注(zhu)入(ru)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)動(dong)能(neng)。麵(mian)對(dui)汽(qi)車(che)行(xing)業(ye)加(jia)速(su)向(xiang)零(ling)排(pai)放(fang)轉(zhuan)型(xing)的(de)需(xu)求(qiu)
，該(gai)設(she)計(ji)通(tong)過(guo)集(ji)成(cheng)動(dong)態(tai)柵(zha)極(ji)強(qiang)度(du)調(tiao)節(jie)技(ji)術(shu)與(yu)碳(tan)化(hua)矽(gui)（SiC）功率模塊
，直擊效率提升
、功能安全及長期可靠性三大核心痛點
，助力車企快速開發出性能媲美甚至超越燃油車的差異化電動車型。

圖 1：功率逆變器模塊解剖構造

為了支持其汽車合作夥伴並加速汽車電氣化進程，Wolfspeed 與恩智浦 (NXP) 攜手推出了一款經過全麵測試的 800 V 牽引逆變器參考設計。該設計能夠幫助電動汽車係統架構師有效克服諸多障礙
，包括選擇合適的組件以提升係統效率
、符合功能安全認證標準，以及確保長期可靠性。

電動汽車牽引逆變器參考設計是一個完整的係統解決方案
，包含基於 Arm® Cortex®-M7 的 S32K39 MCU、電源管理符合功能安全標準的 FS26 係統基礎芯片
，以及最新一代高壓隔離柵極驅動器 GD3162。為了完善該係統，設計中還包含 Wolfspeed 1200 V 三相全橋 YM 碳化矽功率模塊。

圖 2：基於恩智浦 (NXP) 800 V EV -INVERTERGEN3 參考設計和 Wolfspeed 碳化矽功率模塊的完整 ECU 解決方案

該電動汽車牽引逆變器參考設計已在 Wolfspeed 慕尼黑實驗室通過硬件在環 (HIL) 設置進行了聯合測試。在 800 V 電池工作條件下，其峰值功率超過了 300 kW。

圖 3：實驗室 HIL 設置的測試結果

為最大限度提升效率而設計：動態柵極強度滿足不同的功率需求

實驗室仿真結果顯示，得益於恩智浦 (NXP) 高壓柵極驅動器的專用功能，最高效率提升近 1%。該功能使設計人員能夠根據實時運行條件動態調整柵極驅動信號強度，從而在效率、開關速度和電磁性能之間實現平衡。根據全球統一輕型車輛測試程序(WLTP) 的一些模型，與傳統電動汽車解決方案相比
，該設計有望將續航裏程增加 14 英裏（近 22.5 公裏）。

圖 4：效率提升增益曲線

全麵的功能安全設計理念：確保從器件到係統級功能安全

在 FuSA 方麵，合規組件的設計始終以高質量和高可靠性為優先原則。安全性貫穿於設計、製造、文檔編製以及技術支持的每一個環節。在電動汽車牽引逆變器參考設計中
，采用了符合最高風險等級 ASIL D 的組件，包括恩智浦 (NXP) 的 S32K396 MCU、FS2633 係統基礎芯片及 GD3162 高壓柵極驅動器。為了進一步簡化客戶集成流程
，設計還提供了一些 FuSa 文檔，例如係統安全概念
，詳細闡釋了從假設安全目標到硬件和軟件級別的安全要求。

為實現可靠性和長久耐用性而設計：YM 碳化矽功率模塊

針對 800 V 牽引逆變器而設計的碳化矽解決方案。相比傳統的矽 IGBT
，碳化矽材料本質上更可靠、更耐用。Wolfspeed YM 係列車規模塊以先進封裝技術為支撐
，將為係統的長期可靠性注入新的選擇。

1200 V 三相全橋YM係(xi)列(lie)碳(tan)化(hua)矽(gui)功(gong)率(lv)模(mo)塊(kuai)采(cai)用(yong)直(zhi)接(jie)冷(leng)卻(que)的(de)銅(tong)針(zhen)翅(chi)基(ji)板(ban)設(she)計(ji)

，通(tong)過(guo)將(jiang)針(zhen)翅(chi)直(zhi)接(jie)浸(jin)入(ru)冷(leng)卻(que)劑(ji)中(zhong)，不(bu)僅(jin)簡(jian)化(hua)了(le)係(xi)統(tong)組(zu)裝(zhuang)，還(hai)顯(xian)著(zhu)提(ti)升(sheng)了(le)熱(re)性(xing)能(neng)。此(ci)外(wai)

，模(mo)塊(kuai)使(shi)用(yong)氮(dan)化(hua)矽(gui)基(ji)板(ban)，這(zhe)種(zhong)堅(jian)固(gu)的(de)陶(tao)瓷(ci)材(cai)料(liao)具(ju)有(you)卓(zhuo)越(yue)的(de)抗(kang)熱(re)衝(chong)擊(ji)和(he)耐(nai)磨(mo)性(xing)
，有(you)效(xiao)地(di)將(jiang)芯(xin)片(pian)產(chan)生(sheng)的(de)熱(re)量(liang)快(kuai)速(su)散(san)發(fa)，從(cong)而(er)降(jiang)低(di)係(xi)統(tong)工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)。另(ling)一(yi)個(ge)創(chuang)新(xin)的(de)封(feng)裝(zhuang)特(te)性(xing)是(shi)燒(shao)結(jie)芯(xin)片(pian)粘(zhan)接(jie)技(ji)術(shu)。這(zhe)種(zhong)先(xian)進(jin)的(de)芯(xin)片(pian)粘(zhan)合(he)方(fang)法(fa)在(zai)芯(xin)片(pian)和(he)氮(dan)化(hua)矽(gui)基(ji)板(ban)之(zhi)間(jian)建(jian)立(li)了(le)牢(lao)固(gu)的(de)結(jie)合(he)
，從(cong)而(er)確(que)保(bao)出(chu)色(se)的(de)導(dao)熱(re)性(xing)和(he)機(ji)械(xie)耐(nai)久(jiu)性(xing)，支(zhi)持(chi)更(geng)高(gao)的(de)功(gong)率(lv)輸(shu)出(chu)並(bing)提(ti)供(gong)優(you)異(yi)的(de)熱(re)循(xun)環(huan)性(xing)能(neng)。直(zhi)接(jie)冷(leng)卻(que)銅(tong)針(zhen)翅(chi)技(ji)術(shu)和(he)燒(shao)結(jie)芯(xin)片(pian)粘(zhan)接(jie)技(ji)術(shu)共(gong)同(tong)提(ti)高(gao)了(le)熱(re)性(xing)能(neng)和(he)係(xi)統(tong)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)。

YM 模(mo)塊(kuai)通(tong)過(guo)銅(tong)夾(jia)片(pian)代(dai)替(ti)傳(chuan)統(tong)的(de)焊(han)線(xian)，大(da)幅(fu)提(ti)升(sheng)了(le)模(mo)塊(kuai)的(de)載(zai)流(liu)能(neng)力(li)與(yu)功(gong)率(lv)循(xun)環(huan)壽(shou)命(ming)。同(tong)時(shi)，其(qi)優(you)化(hua)的(de)端(duan)子(zi)布(bu)局(ju)有(you)效(xiao)降(jiang)低(di)了(le)封(feng)裝(zhuang)電(dian)感(gan)，減(jian)少(shao)電(dian)壓(ya)過(guo)衝(chong)，實(shi)現(xian)了(le)超(chao)低(di)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)。為(wei)了(le)降(jiang)低(di)潛(qian)在(zai)的(de)機(ji)械(xie)故(gu)障(zhang)風(feng)險(xian)
，車(che)規(gui)級(ji) YM mokuaicaiyongyingzhihuanyangshuzhifengzhuang。yuningjiaojifengzhuangxiangbi，huanyangshuzhimosuliaobujintigongleyouyidefangchaoxingneng
，haijubeigengqiangdejiegouwanzhengxing。tongguojiangshaojiexinpianzhanjie、銅夾和環氧樹脂模塑料相結合，與同類競爭產品相比，模塊使用壽命得以延長至 3 倍。

圖 5：Wolfspeed 三相全橋 YM 係列碳化矽功率模塊

先進的封裝技術為車規級的 YM3 功(gong)率(lv)模(mo)塊(kuai)提(ti)供(gong)了(le)強(qiang)有(you)力(li)保(bao)障(zhang)，能(neng)夠(gou)有(you)效(xiao)應(ying)對(dui)在(zai)嚴(yan)苛(ke)汽(qi)車(che)環(huan)境(jing)中(zhong)運(yun)行(xing)的(de)挑(tiao)戰(zhan)。這(zhe)一(yi)設(she)計(ji)確(que)保(bao)了(le)性(xing)能(neng)的(de)一(yi)致(zhi)性(xing)，還(hai)賦(fu)予(yu)了(le)模(mo)塊(kuai)卓(zhuo)越(yue)的(de)耐(nai)用(yong)性(xing)。

結論

Wolfspeed與恩智浦聯合開發的800V牽(qian)引(yin)逆(ni)變(bian)器(qi)參(can)考(kao)設(she)計(ji)，為(wei)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)行(xing)業(ye)提(ti)供(gong)了(le)從(cong)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)到(dao)控(kong)製(zhi)算(suan)法(fa)的(de)完(wan)整(zheng)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。其(qi)動(dong)態(tai)柵(zha)極(ji)強(qiang)度(du)調(tiao)節(jie)技(ji)術(shu)可(ke)優(you)化(hua)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)，結(jie)合(he)碳(tan)化(hua)矽(gui)功(gong)率(lv)模(mo)塊(kuai)的(de)高(gao)溫(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)，使(shi)係(xi)統(tong)能(neng)效(xiao)提(ti)升(sheng)至(zhi)，同(tong)時(shi)滿(man)足(zu)ISO 26262 ASIL D級功能安全要求。這一創新設計不僅縮短了車企研發周期，更推動了電動汽車在續航、動力響應及全生命周期可靠性上的突破，此方案將成為車企衝刺800V平台的躍遷引擎。

推薦閱讀：

四頻段開關+脈衝跳躍！意法半導體推出車規級6A大電流穩壓器

三新驅動西部崛起：第十三屆西部電子信息博覽會成都盛大啟幕

隔離式柵極驅動器核心技術全景：安全、能效與國產破局路徑

奇瑞羅姆技術共創日，共繪汽車電子未來藍圖

驅動器技術全景圖：從原理到國產替代的破局之路