TDK集團攜手英飛凌科技公司 （Infineon Technologies） 共同研發出一款xEV逆變器。新逆變器綜合了英飛凌IGBT模塊、愛普科斯 （EPCOS） 以及TDK無源器件的優勢，完美搭配，可在10~150 kW的功率范圍內將逆變器的效率提升到98%以上新型英飛凌HybridPACK? IGBT驅動模塊具有緊湊的結構和超高的效率，能滿足電動汽車應用的核心要求。FS820R08A6P2B型的工作電流高達820 A，吸收電壓為750 V，且配備用于冷卻液的針狀散熱翅片。這些模塊能實現高達150 kW的驅動功率輸出。若功率較小，可采用帶平坦基板的FS660R08A6P2FB替代解決方案。這種IGBT模塊具有相同的電氣特性，但其最大電流僅為660 A。在xEV和工業應用方面，HybridPACK?驅動系列為逆變器的功率等級具有良好的可擴展性。該產品系列還包含不同的模塊框架，包括負載終端 （FS820R08A6P2） 焊接觸點框架和用于簡化電流傳感器的長電機終端 （FS820R08A6P2LB） 框架。R08A6P2系列的所有模塊均基于英飛凌最新一代的EDT2-IGBT芯片，這些芯片專為開關模式下高達175°C的隔鍍層溫度環境應用而設計。堅固的芯片組能防止短路，即使在最惡劣的條件下亦可確保超高可靠性。實際應用時，R08A6P2系列的效率可以高達98%（見圖1）。該模塊對6~10 kHz范圍內的開關頻率進行了優化。

圖1：當開關頻率為8 kHz時，使用評估套件測量的轉換器損耗。當功率范圍為10~150 kW時，最大效率超過98%（當工作電壓為450 V時，cosφ= 0.85）。該結果有效改善了插電式和混合動力式電動車輛的功率范圍。

這些模塊的連接點間距較寬，因此絕緣性能極佳，并且最大限度降低了泄漏電流，即該模塊將來還適合高壓應用。圖2顯示了完整的逆變器模塊，該逆變器包括帶冷卻板、控制器和驅動器板的HybridPACK模塊，以及用于直流鏈路的愛普科斯 （EPCOS） PCC電容器。

圖2：功率輸出高達150 kW的完整電機逆變器。其中最重要的無源元件是直流鏈路電容器——愛普科斯 （EPCOS） PCC電容器。整套設計模塊可使用評估套件進行測量。

適用于DC鏈路的緊湊型解決方案此設計主要考慮了兩種類型的愛普科斯 （EPCOS） PCC電容器，這些電容器同樣適用于其它HybridPACK模塊。其中B25655P5507K051型采用層疊繞組結構，工作電壓為500 V DC，電容量為500 μF，可承受高達160 A的連續電流。層疊繞組技術的巨大優勢是能實現接近于1的高體積填充因子。該電容器的尺寸為154 mm x 72 mm x 50 mm。第2種型號 （B25655P5407K1512） 采用低成本的扁平繞組結構，由于其體積填充因子較低，相同尺寸情況下其最大連續工作電流僅為140A，電容量為400 μF。在設計過程中，必須確保直流鏈路電容器在最大電流負載下保持充分冷卻。直流鏈路電容器的低等效串聯電感 （ESL） 和等效串聯電阻 （ESR） 值對逆變器設計的成敗至關重要。當開斷IGBT時，只有等效串聯電感足夠低才能消除或最小化電壓峰值和振蕩。上述PCC電容器的等效串聯電感值僅為15 nH，而消耗能量的等效串聯電阻值則分別只有0.5 m?或0.7 m?。由于逆變器大匯流條的六個端子與HybridPACK模塊的端子完全匹配（見圖3），使得逆變器的等效串聯電感和等效串聯電阻值都相當之低。如果將來對匯流條進行改進，則逆變器的等效串聯電感值將小于10 nH，而等效串聯電阻值則小于0.5 m?。

圖3：愛普科斯（EPCOS） PCC電容器的匯流條具有六個大型端子，確保了等效串聯電感和等效串聯電阻值的最小化。

上述電容器的生產線完全符合汽車產品要求，可確保最高可靠性。須特別注意的是其內部匯流條的焊接，因為焊接的質量直接決定了電容器的載流能力和功耗。除高可靠性以外，愛普科斯 （EPCOS） PCC電容器還具有優異的EMC性能，能在100 MHz左右的調頻頻段內實現出色的噪聲抑制。電隔離 - 汽車電子的基本特性驅動板的任務是提供三個高閾值和三個低閾值的IGBT，以在門極處提供必要的開關信號。必須確保驅動電路和IGBT之間保持充分的電隔離，防止故障時電源電壓竄擾到驅動器板上而導致絕緣擊穿。為此關鍵部件需采用柵極驅動變壓器。圖4顯示了提供絕緣IGBT驅動器的應用電路。

圖4：柵極驅動器變壓器的任務是確保高壓側和低壓側之間實現可靠的電隔離。

本參考設計采用六個B78307A2276A003 （P100403） 愛普科斯 （EPCOS） 門極驅動變壓器。這些變壓器確保了逆變器的絕緣電壓可高達2.5kV（1分鐘，50Hz）。變壓器的匝比為1:1.08，電感值為100 μH。盡管介電強度很高，但變壓器的尺寸僅為11.7 mm x 13.5 mm x 11.35 mm。此外，變壓器一次側和二次側之間的漏電流路徑僅為6 mm，非常適用于連續工作電壓為500 V的轉換器?？垢蓴_邏輯控制控制器板總攬整個逆變器的控制邏輯，其核心是AURIX?汽車系列的英飛凌32位TC277微控制器。為確保邏輯的無故障運行，接口采用了TDK ACT45B-101-2P-TL003 CAN總線共模扼流圈。當頻率為10 MHz時，這些扼流圈的共模阻抗可達5.8 k?，能有效確保數據傳輸不受干擾。扼流圈符合AEC-Q200標準，尺寸僅為4.5 mm x 3.2 mm x 2.8 mm，是目前世界上尺寸最小的扼流圈。此外TDK MMZ1608R600AT磁珠還還能有效抑制信號電纜的噪音。