使用功率模塊改進汽車電氣化
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目前，出現了一種趨勢有助于汽車設計師改進電氣化，即日益普遍采用的高度集成汽車功率模塊(APM，Automotive Power Modules)，此類模塊能夠以較小的尺寸提供較高的功率密度，本文將重點探討APM功率模塊在提高汽車電氣性能的同時，使設計更為緊湊的實現方式。
APM功率模塊的構成
一般來說，APM汽車功率模塊通常在單個緊湊封裝中集成了全部功能所需的器件，這很容易在設計中實現。例如，飛兆半導體的FTCO3V455A1就是一款符合汽車應用要求的MOSFET逆變器功率級模塊，它可提供三相逆變器的所有功能，包括六個提供高電流、高效率操作的MOSFET。該模塊中還集成了從電池到地的RC緩沖電路，緊密耦合到MOSFET橋，以改進EMI性能；還包括用于電流感測的0.5 m?精密分流電阻，可提供電流反饋，實現電機控制和過流保護。另外，該汽車功率模塊內部還設有一個溫度感測NTC，用于監控逆變器的發熱情況。和其他制造商APM模塊的設計原理一樣，這款功率模塊可提供不同的電路組合——設計人員可使用APM汽車功率模塊代替分立式設計，由此創建出一個尺寸更小、能夠提供更高功率密度的系統。
在實際應用中，APM功率模塊通常被直接安裝在電機外殼表面，允許PCB僅沿模塊一側連接至信號引腳(如圖1所示)。
圖1: 三相逆變器APM汽車功率模塊示意圖
減少機械連接，提升熱性能
在使用分立式封裝組件開發的逆變器中，如TO-263或MO-299封裝通常都會有較多的機械接口需要處理，其中包括MOSFET封裝至PCB、PCB至隔離散熱器、散熱器至散熱片，某些情況下還可能有散熱片至下一級組件的連接等。這些機械接口與系統的熱性能緊密相關，而在APM汽車功率模塊中，這些大部分的機械接口已整合于APM之中，在許多情況下，要進行的唯一純機械連接是從模塊到散熱片。
與安裝在PCB或IMS上的六個或更多分立式MOSFET封裝部件相比，通過APM功率模塊實現的簡化機械接口設計可獲得極好的熱性能。如圖2所示，它顯示出對于逆變器的所有六個MOSFET，從結至外殼以及通常從結至散熱片的瞬態熱阻，結至散熱片的熱阻體現為采用30 ?m厚系數為2.1 W/(m-K)的導熱材料。
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