Mankel-Engineering与TDK和Infineon合作开发紧凑型电机逆变器
Mankel-Engineering 与 TDK 和 Infineon合作开发了一款极其紧凑的电机逆变器。它采用模块化设计并基于标准组件，为电动汽车和工业电子设备的各种驱动任务提供了一种经济高效的解决方案。
新型逆变器具有从 240 V DC 到 475 V DC 的宽输入电压范围，并在 400 VDC 时提供 120 kW 的峰值功率。为了提高 EMC，逆变器的所有电子设备、连接和馈通都安装在铝外壳屏蔽中，该外壳还在底部集成了液冷装置。这用于冷却 IGBT 模块以及无源元件。冷却液最高温度为 65 °C，这在汽车行业很常见。除了直流母线电压为 500 V 的版本外，还有 850 V 版本。得益于内部开发的带有 GUI（图形用户界面）的软件包，逆变器可以立即开发及使用。
采用成熟技术和高性能的标准 IGBT 模块
逆变器的核心是英飞凌 HybridPACK? 驱动模块 FS 820R08 PinFin，最大电压为 750 V，用于所述转换器中，最大直流链路电压为 470 V。
HybridPACK? Drive 是一款非常紧凑的电源模块，非常适合混合动力和电动汽车 (xEV) 中的主逆变器应用。 FS820R08 (820 A/750 V) 是针对最大 150 kW 逆变器优化的模块。该电源模块采用了EDT2 IGBT 芯片，采用车规级的短沟道沟槽。该芯片组具有高电流密度、短路鲁棒性和增强反向电压，可在恶劣环境中可靠地运行逆变器。 EDT2 IGBT 还提供出色的轻载损耗，有助于在实际驾驶周期内显着提高系统效率。该芯片组已针对 10 kHz 范围内的开关频率进行了优化。
坚固可靠的HybridPACK? 系列。
TDK 的 PCC 电容器的外形和连接与 IGBT 模块精确匹配。具有非常低的电感值。
HybridPACK Drive 功率模块系列配备机械导向元件，便于客户组装。此外，用于信号连接的压配引脚避免了额外耗时的焊接过程，从而在系统层面节省成本并提高系统可靠性。 FS820R08A6P2B模块中采用PinFin结构的直冷式基板和EDT2芯片组均具有出色的热特性。由于具有高电气间隙和爬电距离，该模块系列还适用于增加的系统工作电压，并在功率和电压方面支持模块化逆变器应用，提供可扩展性。
TDK 的紧凑型直流链路解决方案
TDK 的 PCC（功率电容器芯片）计划中特别改装的高性能直流链路电容器在 500 V DC 电压下提供 650 μF 的电容。这款符合 AEC-Q200 且通过汽车认证的坚固电容器，高达 180 A 的高连续电流和峰值电流值。许多 Tier1/OEM 已经在他们的产品中使用了这种电容器的定制解决方案。这个电容也设定了准标准。其最低 10 nH 的低 ESL 值支持 EMC 滤波器，同时还保护半导体模块免受开关过电压（称为过冲）的影响。此外，它设计用于 500 V 的连续电压，还可以补偿充电期间发生的过电压。其采用接触点焊接技术，而不是许多竞争对手使用的连接焊接技术，多年来也为最大电流负载能力设定了标准——尤其是在温度引起的最大应力下——并确保汽车技术具有卓越的可靠性。集成母线平衡已安装的电容器组，因此可以最大程度地利用所有半导体开关的容量。汇流条到半导体模块的重叠设计同时降低了电感 ESL，因此通常不需要特殊的缓冲电容器。通过独有的薄膜技术，TDK 甚至可以在高达 110 °C 的温度下使用。
使用新型 TDK CarXield? 系列大电流滤波器控制 EMC
CarXield?是一种新型模块化 EMC 滤波器系列，连接在高压电池和逆变器的直流链路输入之间。在这些滤波器上，HV-DC 电源直接连接到滤波器。为此，过滤器具有独特的 L 形连接专门设计用于增加电流负载能力和改进爬电距离，以适应管状电缆接线片。使用的滤波器组合非常显着地降低了电源模块切换时的高频干扰，声学可感知范围内的信号也显着减少。这些滤波器目前可用于 500 V DC 或 900 V DC 的电压，在 85 °C 时电流高达 400 A。
来自新 CarXield 系列的 EMC 滤波器。它们适用于高达 400 A 的电流。
EMC图。在 Z0 区，电机的交流连接和特殊形状的 TDK 铁氧体磁芯可以减弱高频干扰。
CarXield EMC 滤波器涵盖不同的功率和电压等级。这已经被考虑到了，即使是下一代 1200 V 的 IGBT 以及宽禁带半导体模块（例如 1200 V SiC，因此最大直流母线电压为 850 V）也是如此。提供不同版本的母线以实现最大的灵活性。此外也有一个没有集成母线的版本。
EMC图以典型逆变器内的区域形式显示了 EMC 滤波器组件的典型系统结构和布置，其中区域 Z3 代表 CarXield，Z0 代表交流连接上方的附加共模衰减核心。其他措施还包括各个组件的布置、分离和屏蔽，以实现最佳的 EMC 结果。
在 Mankel-Engineering 实验室进行的测量表明，CarXield 滤波器以及逆变器在承受负载时提供的出色 EMC 性能，可以轻松满足 CISPR 25，HV5 类的限制要求。
由于使用了 CarXield（蓝色曲线），高频干扰降低到 CISPR 25，HV5 级以下。
E13EMHV 系列栅极驱动变压器适用于反激式、推挽式和半桥式 DC/DC 转换器。
用于控制器和接口模块的 TDK 组件
除了高压功率单元外，逆变器还需要一个控制器以及接口，例如速度和方向检测，这些接口由 12V 供电。 TDK 还为此提供广泛的组件组合。例如，栅极驱动变压器是控制器单元的一个组成部分。例如，具有高介电强度的 EPCOS E13EMHV 系列紧凑型 SMT 变压器 (B78308*A003) 适用于各种 DC-DC 转换器拓扑（图 6）。绝缘间隙符合 IEC 60664-1、61558-2-16，可实现 1000 V DC 的高工作电压。允许高达 2500 Vpeak 的瞬态过电压。初级侧和次级侧之间的介电强度为 3000 V AC（50 Hz，60 秒）。
TDK 为数字通信接口提供 ACT1210 和 ACT45B 系列的特殊 CAN 总线扼流圈。当 CAN 总线信号电平发生变化时，它们可以防止振铃，从而实现无干扰通信。
除上述组件外，TDK 还提供各种可靠耐用的无源组件和传感器，专为汽车和工业领域的严格要求量身定制。
