关键词:
电动汽车
电力电子
IGBT
驱动保护电路
摘要:
随着石油资源短缺和环境污染等问题的加剧,对环境危害更小的电动汽车得到了更多人员的关注,许多国家出台相关政策扶持电动汽车产业的发展。我国电动汽车行业起步较晚,与发达国家的领先水平还有很多差距。因此,发展纯电动汽车技术成为我国汽车行业提升国际市场竞争力和国际市场地位的重要途径之一。最近几年,我国出台一系列扶持政策,我国的电动汽车行业将会迎来更大的发展机遇。功率模块是电动汽车能量转换的核心器件,其质量将会直接影响电动汽车的性能。本文旨在设计一种电动汽车用智能电力电子模块,将功率芯片、驱动保护电路集成在一个模块中,主要研究内容如下:(1)在阐述IGBT—般结构、特性的前提下,从环境温度、复杂工况、封装工艺及经济性的方面分析了电动汽车对IGBT功率模块的特殊要求。(2)重点设计了电动汽车用IGBT驱动与保护电路。通过深入的研究和分析,详细阐述了驱动方式、驱动电源、栅极电阻、信号隔离的设计方法,针对电动汽车用IGBT模块对驱动电源和信号隔离的要求,采用Infineon公司生产的2ED020I12-F2芯片为核心设计了驱动电路,进一步设计了过压、过流、过热及栅极驱动欠压保护电路;制作了实验用PCB板,进行了相关实验验证。(3)选择沟槽栅FS-IGBT作为电动汽车用IGBT功率芯片;结合国内半导体制造工艺水平,设计了沟槽栅FS-IGBT生产工艺流程,设计并优化了N-漂移区、P基区、FS层及P+集电区的工艺参数,对设计的IGBT元胞结构进行仿真验证,最终得到耐压能力为713V,阈值电压为4.37V、导通压降为1.12V的IGBT元胞结构;进行了多个600V/100AIGBT芯片并联获得600V/800A电动汽车用IGBT模块的布局方式设计。