电动压缩机设计-SiC模块篇

电动压缩机需要满足不断增加的需求，包括低成本、更小尺寸、更少振动和噪声、更高功率级别和更高能效。这些需求离不开压缩机驱动电路的设计和优秀器件的选型。

电动压缩机控制器功能包括：驱动电机（逆变电路：包括ASPM模块或者分立器件搭载门极驱动，电压/电流/温度检测及保护，电源转换），与主机通讯（CAN或者LIN ,接收启停和转速信号，发送运行状态和故障信号）等，安森美(onsemi)在每个电路中都有相应的解决方案（图1）。上一章，我们探讨了安森美ASPM模块方案在电动压缩机上的应用，本文主要讨论SiC MOSFET 分立方案。

SiC MOSFET的优势

在上一章中，我们说明了安森美ASPM功率模块在与分立器件对比上有极大的优势。如果能把SiC MOSEFT放进ASPM模块是最好的选择。在SiC MOSEFT ASPM模块量产之前，SiC MOSEFT分立器件由于其特有的优势，成为众多电动压缩机开发客户的选择。

物理特性指标	4H-SiC	Si
禁带宽度（eV）	3.26	1.12
临界击穿电场（mv/cm）	3	0.3
热导率（W/cm*K）	4.9	1.5
饱和电子漂移速度（10^7cm/s）	2.5	1
理论最高耐受结温（℃）	600	175

表1：SiC 与Si 器件的物理特性对比

1. SiC MOSEFT材料的优势

• 10倍于si器件电介质击穿场强：更小的晶圆厚度和Rsp，更小的热阻

• 3倍以上的热导率：更小的热阻和更快的电子传输速度

• 2倍多的电子饱和速度：更快的开关速度

• 更好的热特性：更高的温度范围

2.更小损耗及更高效率

以安森美适用于800V平台电动压缩机应用的最新一代IGBT AFGHL40T120RWD 和SiC MOSEFT NVHL070N120M3S 为例，根据I/V曲线来评估开通损耗， 在电流小于18A时，SiC MOSEFT的导通压降都是小于IGBT的，而电动压缩机在路上行驶过程中，运行电流会一直处于18A区间以内。即使是在极限电流下运行（比如快充时，压缩机给电池散热），有效值接近20A，在电流的整个正弦波周期内，SiC MOSEFT的开通损耗也不比IGBT差。