如今，許多市場都受益于碳化硅（SiC）技術所帶來的優勢，尤其是汽車行業。相對于傳統硅（Si）組件，SiC 的性能更高，使系統的開關速度、工作溫度、功率密度、整體效率更高，同時功耗更低。Wolfspeed SiC 器件產品組合涵蓋廣泛的功率水平和應用場景，從用于低功率的分立器件產品，到行業標準尺寸以及優化尺寸的高功率模塊產品，實現了功率連續性。EAB450M12XM3 是此大功率模塊器件產品系列的最新成員。

Wolfspeed 功率模塊產品線包括 WolfPACK 模塊，這些模塊提供符合行業標準的無基板式封裝，工作電壓和電流分別高達 1.2 kV 和 200 A。更高功率的模塊采用優化程度更高的封裝，適用于要求苛刻的應用場景。該組合中的所有模塊都旨在實現相同的目標，即，最大限度地提高功率密度、簡化布局/組裝、實現可擴展的系統和平臺、最大限度降低人工和系統組件成本，同時提供最高級別的可靠性。

圖2：Wolfspeed功率模塊產品組合

XM3 系列

XM3 半橋模塊充分利用 SiC 的優勢，同時保持簡單、可擴展特性且具有成本效益的尺寸，其重量和體積僅為行業標準 62 毫米對等產品的一半。這些 XM3 模塊可最大限度提高功率密度，同時盡可能降低回路電感和開關損耗。此外，它們還配備低電感母線互連、集成式溫度傳感器、配置電壓采樣引腳，以及具有增強功率循環能力的高可靠性功率基板。此封裝可實現 175 ?C 最高結溫，高可靠性氮化硅（SiN4）基板確保了在極端條件下的機械強度。封裝為易模組化和可擴展性而設計，寄生電感低至6.5 nH（與類似模塊相比，最多可將電感減少 50%）。因此，XM3 非常適合用于各種苛刻的惡劣條件，如牽引驅動器、直流快速充電機和汽車測試設備等汽車應用場景。與 SemiTrans 3 或 EconoDual 等類似功率模塊相比，內置領先SiC技術的XM3封裝可以使系統設計更加緊湊，而且兩種功率模塊具有相似的額定電壓和電流（在 1,200 V 時高達 450 A）。

EAB450M12XM3

表 1 列出了 EAB450M12XM3 模塊的最大參數（摘自數據表）。

表 1：EAB450M12XM3 最大參數

亮點包括1200 VDS max 450 A連續漏極電流和175 ?C虛擬結溫（在開關期間），這些特性都已經過設計驗證。下面的表2中列出了MOSFET特性（每個橋臂）的摘要。

表 2：EAB450M12XM3 MOSFET 特性

上表中值得注意的參數包括 25 ?C 條件下的極低 RDS(on)值 2.6 mΩ 和低結殼熱阻值 0.110 ?C/W。

MOSFET 的體二極管的正向電壓值為 4.7 V，恢復時間值為 52 ns。這一快速恢復時間和低恢復損耗特性大幅提高了 MOSFET 在開關期間的性能。

內置 NTC 溫度傳感器的額定電阻為 4.7 kΩ，容差為 ±1% (ΔR/R)，能夠提供高精度的溫度保護功能。熱監控功能對于實現高可靠性至關重要，因此，通過這種實時反饋功能，可以幫助設計人員優化控制技術。

此外，專用開爾文漏極引腳可實現用于柵極驅動器過流保護的直接電壓采樣，在高速開關時，這大幅減少了由雜散電感造成的額外電壓引起的誤差。

原理、引腳和性能圖

輸出特性展示了在較高結溫條件下運行時 VDS和 RDS(on)的增加情況，并顯示了 Wolfspeed 第三代 SiC MOSFET 技術提供的低 RDS(on)溫度系數。圖 8顯示了瞬態熱阻和正向偏置安全工作區。如應用說明 CPWR-AN29 中所示，必須通過適當的安裝和散熱來管理該模塊的溫度。CRD300DA12E-XM3參考設計包括3個EAB450M12XM3模塊，CRD600DA12E-XM3包括6個EAB450M12XM3模塊，這些參考設計展示了一個完整的優化組合，其中包括模塊、散熱裝置、母線、柵極驅動器、電壓/電流傳感器和控制器。可以在模塊的數據表中查看更多性能和時序圖。

參考設計和支持工具

功率密度為 32 kW/L [CRD300DA12E-XM3]的 CRD300DA12E-XM3 300 kW 高性能三相逆變器十分有用，可幫助您開始實施適用于各種應用場景的三相配置。它具有 XM3 系列模塊的諸多優點，包括緊湊尺寸/輕量、更高功率密度、高效率、超低損耗和低散熱設計要求，所有這些特性都降低了系統級成本。該設計的直流母線電壓為 800 V（最大 900 V），電流為 360 A。此外，還包括一個 Wieland MicroCool CP3012-XP 冷板，用于熱管理（并降低結熱阻），該冷板專門針對 SiC 的高熱通量進行了優化。

KIT-CRD-CIL12N-XM3是一個評估平臺，使設計人員能夠在發生電感負載開關事件時準確測量 Wolfspeed XM3 功率模塊的電壓和電流波形。這使得可以在精確的測試條件下計算開關損耗能量，以動態地評估模塊，并便于進行模塊內比較操作。它對應的柵極驅動器是直接安裝的雙通道隔離柵極驅動器，已專門針對 XM3 功率模塊進行了優化。

此外，SpeedFit 2.0 設計模擬器有助于加速設計過程，其模擬結果基于計算的損耗、估計的結溫和實驗室數據，適用于從簡單降壓/升壓轉換器到完全雙向圖騰柱 PFC 設計的各種常見拓撲結構。這有助于驗證滿足應用場景的模塊和器件，同時為不同的器件和配置提供真正的比較性能。

總結

概括而言，符合汽車標準的 EAB450M12XM3 半橋全 SiC 模塊中包括具有優化的散熱設計的高功率密度封裝，可滿足各種應用場景（如電機和牽引驅動器、車輛快速充電機和汽車測試設備）的要求。設計人員能在一個易于使用的封裝中實現 SiC 的各種優勢（高開關頻率、低損耗、更高功率和額定溫度以及更佳效率和可靠性）。該封裝提供的端子設計，可以直接連接母排，而無需折彎或套管，實現了簡單的低電感設計。其它與 EAB450M12XM3 相配合的車規級元器件可以通過新設立的 Power Applications Forum 查詢。

審核編輯：郭婷