为下一代800V电动汽车牵引逆变器平台带来更长续航与长期的卓越性能

作者：Vincent Lagardelle

为实现零排放的未来，汽车行业迫切需要重塑。汽车制造商必须加速推出差异化的电动车型。恩智浦携手Wolfspeed，共同推出一款经过全面验证的800V牵引逆变器参考设计，有效帮助电动汽车系统架构师克服诸多技术障碍。

功率逆变器模块解析

为支持汽车合作伙伴并加速汽车电气化进程，恩智浦与Wolfspeed联合推出了一款经过全面验证的800V牵引逆变器参考设计。该设计帮助电动汽车系统架构师有效克服多重挑战，包括选择合适的组件以提升系统效率、符合功能安全认证标准，以及确保长期可靠性。

电动汽车牵引逆变器参考设计是一个完整的系统解决方案，集成了基于Arm® Cortex®-M7的S32K39 MCU、电源管理符合功能安全的FS26系统基础芯片，以及最新一代高压隔离栅极驱动器GD3162。为完善该系统，设计中还包含Wolfspeed的1200V六组YM SiC功率模块。

该参考设计专注于解决电动汽车的关键挑战。深入了解800V牵引逆变器参考设计，掌握其所有细节。

基于恩智浦800V EV-INVERTERGEN3参考设计和Wolfspeed SiC功率模块的完整ECU解决方案

该电动汽车牵引逆变器参考设计已在Wolfspeed慕尼黑实验室，通过硬件在环(HIL)装置进行了联合测试。在800V电池的工作条件下，其峰值功率超过了300kw。

实验室HIL设置的测试结果

高效设计：动态栅极强度可满足不同的功率需求

实验室模拟结果显示，得益于恩智浦高压栅极驱动器的专有功能，整体效率提升了约1%。该功能允许设计人员根据实时运行情况动态调整栅极驱动信号强度，从而在效率、开关速度和电磁兼容性之间实现平衡。根据全球统一轻型汽车测试程序(WLTP)的一些模型，与传统电动汽车解决方案相比，该设计有望将续航里程增加约14英里。

能效提升结果

设计时考虑功能安全：超越设备资料，系统功能安全资料

在功能安全(FuSA)方面，合规组件的设计始终以高质量和高可靠性为优先原则。安全性贯穿于设计、制造、文档编制以及技术支持的每一个环节。在电动汽车牵引逆变器参考设计中，采用了符合高风险等级ASIL D的关键组件，包括恩智浦的S32K396 MCU、FS2633系统基础芯片及GD3162高压栅极驱动器。为进一步简化客户集成流程，设计还提供了一些FuSa文档，例如系统安全概念，详细阐释了从假设安全目标到硬件和软件级别的安全要求。

打造可靠且长久耐用的卓越设计

800V牵引逆变器的实现需要碳化硅解决方案。相比传统的硅IGBT，SiC材料本质上更加可靠且耐用。Wolfspeed敏锐地抓住机会，将先进的封装技术融入其车规级YM封装中，从而进一步提升系统的耐用性。

1200V六组YM SiC功率模块 采用直接冷却的铜针翅基板设计，通过将针翅直接浸入冷却剂中，不仅简化了系统组装，还显著提升了热性能。此外，模块使用氮化硅基板，这种坚固的陶瓷材料具备卓越的抗热冲击性和耐磨性，有效地将芯片产生的热量快速散发，从而降低系统工作温度。另一个创新的封装特点是烧结芯片粘接技术。这种先进的芯片粘接方法在芯片与氮化硅基板之间建立了牢固的结合，从而确保出色的导热性和机械耐久性，支持更高的功率输出并提供优异的热循环性能。直接冷却铜针翅技术与烧结芯片粘接技术共同提高了热性能和系统使用寿命。

YM模块通过铜顶侧夹代替传统的焊线，大幅提升了模块的载流能力与功率循环寿命。同时，其优化的端子布局有效降低了封装电感，减少电压过冲，实现了超低开关损耗。为降低潜在的机械故障风险，车规级YM模块采用硬质环氧树脂封装。与凝胶基封装相比，环氧树脂模塑料不仅提供了卓越的防潮性能，还具备更强的结构完整性。通过将烧结芯片粘接、铜夹和环氧树脂模塑料相结合，与同类竞争产品相比，模块使用寿命得以延长至3倍。

Wolfspeed的六组YM-SiC功率模块

这些先进的封装技术为AQG324认证的YM3功率模块提供了保障，能够有效应对在严苛汽车环境中运行的挑战。这一设计确保了性能的一致性，还赋予了模块卓越的耐用性。

恩智浦的产品

恩智浦携手Wolfspeed打造的800V牵引逆变器参考设计，标志着汽车行业向电动化迈出的重要一步。该参考设计解决了电动汽车设计人员面临的关键挑战，包括提升能效、功能安全和长期可靠性，确保电动汽车的性能可与燃油车相媲美甚至超越燃油车。凭借动态栅极强度调节技术和先进的碳化硅功率模块，这款参考设计成为电动汽车设计人员的重要工具，助力打造高质量、高能效、安全的电动车型，同时确保其在整个生命周期内保持卓越的性能表现。

作者：

Vincent Lagardelle

恩智浦半导体电气化系统市场经理

Vincent Lagardelle现任恩智浦汽车电气化系统市场营销经理，覆盖从电动汽车牵引逆变器系统到电动汽车架构的广泛领域。他在汽车半导体行业拥有超过20年的丰富经验，曾担任过产品工程、技术营销以及业务拓展等多个职务。他毕业于图卢兹INSA电子工程专业，并在图卢兹商学院获得战略管理MBA学位。