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XXVII POWER 23 - OTTOBRE 2020 E-MOBILITY Sempre più costruttori di automobili elettriche iniziano ad introdurre transistor MOSFET di potenza SiC negli inverter per motori elettrici di trazione. Spesso vengono utilizzati transistor discreti e package non convenzionali, mentre sul mercato ci sono pochi moduli di potenza SiC a 3 canali, completi di circuito per il pilotaggio del gate (gate driver) e sviluppati specificatamente per pilotare motori elettrici di trazione. Realizzare un inverter com- pleto che ottimizzi tutte le specifiche può rivelarsi una sfida impegnativa dal punto di vista tecnico e richiede tempo. In questo articolo viene presentata una soluzione per questo tipo di applicazione: un modulo di potenza intelligente (IPM) che integra transistor MOSFET rea- lizzato in carburo di silicio a commutazione rapida e in- clude i driver di gate e la piastra per il raffreddamento a liquido. Questo modulo si propone come una soluzione completa e ottimizzata per motori di trazione nei veicoli elettrici. Modulo di potenza SiC a 3 canali e raffreddamento ad acqua Il primo prodotto di questa piattaforma scalabile è CXT- PLA3SA12450 (Fig. 1), un modulo da 1.200 V/450 A a 3 canali con MOSFET SiC (saranno disponibili a breve anche versioni da 300 A e 600 A). Il modulo è caratte- rizzato da perdite di conduzione basse grazie a una Rds (on) di soli 3.25 mΩ, e da basse perdite di commutazio- ne, con energie di accensione e spegnimento di rispet- tivamente 7,8 mJ e 8 mJ a 600 V/ 300 A (Tab. 1). Le perdite sono almeno 3 volte inferiori rispetto ai moduli di potenza IGBT di ultima generazione. Il modulo può essere raffreddato ad acqua attraverso una leggera pia- stra di dissipazione AlSiC con alette, con una resistenza termica di 0,15 °C/W tra giunzione e fluido. Questo mo- dulo di potenza è in grado di operare con temperature di giunzione di 175 °C e sopporta tensioni di isolamento di 3.600 V (50 Hz, 1 min). Robustezza termica & area operativa di sicurezza (SOA) Il modulo è stato sviluppato per resistere in maniera affi- dabile a sollecitazioni termiche elevate: le giunzioni dei SiC MOSFET possono sostenere in continue temperatu- re di 175 °C, mentre i driver di gate integrati sono in gra- do di operare costantemente a 125 °C. Questo permette al modulo di operare con alte densità di potenza anche a temperature ambiente elevate. In queste condizioni i circuiti intorno ai SiC MOSFET raggiungono di solito temperature molto alte (oltre 85 °C), che i driver di gate convenzionali non sono in grado di supportare. I driver Modulo di potenza “intelligente” per la mobilità elettrica Di questo nuovo modulo a tre canali da 1.200 V/450 A, che include il raffreddamento ad acqua e i gate driver, vengono esaminate le caratteristiche elettriche e termiche, l’area operativa di sicurezza (SOA) e le caratteristiche dei gate driver richieste per pilotare i MOSFET SiC in maniera sicura e affidabile Pierre Delatte CTO CISSOID Fig. 1 – CXT-PLA3SA12450: modulo di potenza intelligente a 3 canali 1.200 V/450 A con MOSFET SiC Power