Mit dem siliziumbasierten AE5-Prozess für IGBTs lassen sich die Leistungsverluste im Vergleich zu den AE4-Produkten der aktuellen Generation um 10 Prozent reduzieren. Dies ermöglicht es Entwicklern von Elektrofahrzeugen, Batterieleistung einzusparen und damit eine Reichweitenerhöhung zu erzielen. Zudem sind die neuen Bausteine bei gleichbleibend hoher Robustheit etwa 10 Prozent kleiner. Die neuen Produkte von Renesas erreichen das branchenweit höchste Leistungsniveau für IGBTs, indem sie einen optimalen Kompromiss zwischen geringer Verlustleistung und Robustheit gewährleisten. Dank verringerter Parameterschwankungen zwischen den einzelnen IGBT-Produkten wird die Leistung und Sicherheit von Modulen erheblich verbessert und somit eine hohe Stabilität beim Parallelbetrieb von IGBTs sichergestellt. Diese Eigenschaften bieten eine höhere Flexibilität bei der Entwicklung baugrössenoptimierter Wechselrichter, die eine höhere Leistung erzielen.
„Die Nachfrage nach Leistungshalbleitern für die Automobilindustrie steigt mit der zunehmenden Verbreitung von Elektroautos rapide an“, erklärt Katsuya Konishi, Vice President der Power System Business Division von Renesas. „Die IGBTs von Renesas bieten äusserst zuverlässige und robuste Stromversorgungslösungen, die auf unserer umfassenden Erfahrung in der Herstellung von Stromversorgungsprodukten für die Automobilindustrie in den vergangenen sieben Jahren aufbauen. Mit den neuesten Bauelementen, die in Kürze in die Massenproduktion gehen, bieten wir optimale Leistungsmerkmale sowie ein optimales Preis-Leistungs-Verhältnis für EV-Wechselrichter der mittleren Leistungsklasse, die mit aller Voraussicht künftig ein schnelles Wachstum verzeichnen werden.“
Hauptmerkmale der neuen IGBT-Generation (AE5)
- Vier Produkte für Wechselrichter mit 400 V bis 800 V: 750-V-Spannungsfestigkeit (220 A und 300 A) und 1200-V-Spannungsfestigkeit (150 A und 200 A)
- Konstante Leistung über den gesamten Sperrschichttemperaturbereich (Tj) von -40°C bis 175°C
- Branchenweit höchstes Leistungsniveau mit einer Einschaltspannung Vce (Sättigungsspannung) von 1,3 V ist ein entscheidender Faktor, die Verlustleistung zu minimieren.
- 10 Prozent höhere Stromdichte im Vergleich zu herkömmlichen Produkten bei kleiner Chipgrösse (100 mm2/300 A), optimiert für geringe Verlustleistung und hohen Eingangswiderstand
- Stabiler Parallelbetrieb durch Reduzierung der Parameterschwankungen bei VGE(off) auf ±0,5 V
- Beibehaltung des sicheren Betriebsbereichs in Sperrrichtung (RBSOA) mit einem maximalen Ic-Stromimpuls von 600 A bei einer Sperrschichttemperatur von 175°C und einer äusserst robusten Kurzschlussfestigkeit von 4 µs bei 400 V
- 50-prozentige Reduzierung der Temperaturabhängigkeit des Gate-Widerstands (Rg). Dies minimiert die Schaltverluste bei hohen Temperaturen, die Spannungsspitzen bei niedrigen Temperaturen und die Kurzschlussfestigkeit, was Hochleistungsdesigns ermöglicht.
- Erhältlich als Bare-Die (Wafer)
- Verringert die Leistungsverluste des Wechselrichters und verbessert den Wirkungsgrad um bis zu 6 Prozent im Vergleich zum aktuellen AE4-Prozess bei gleicher Stromdichte, so dass Elektrofahrzeuge längere Strecken zurücklegen können und weniger Batteriekapazität benötigen.
Wechselrichterlösung für Elektrofahrzeuge (EVs)
In EVs werden die Motoren für den Fahrzeugantrieb von Wechselrichtern gesteuert. Schaltbauteile wie IGBTs sind entscheidend für die Minimierung des Stromverbrauchs von EVs, da Wechselrichter Gleichstrom in den von Elektromotoren benötigten Wechselstrom umwandeln. Zur Entwicklungsunterstützung stellt Renesas die xEV Inverter Reference Solution bereit, ein leistungsstarkes Hardware-Referenzdesign, das einen IGBT, einen Mikrocontroller, einen Power-Management-IC (PMIC), einen Gate-Treiber-IC und eine Fast-Recovery-Diode (FRD) kombiniert. Renesas bietet auch das xEV Inverter Kit an, das eine Hardware-Implementierung des Referenzdesigns umfasst. Darüber hinaus stellt Renesas ein Tool zur Kalibrierung der Motorparameter sowie das xEV Inverter Application Model and Software zur Verfügung, das ein Anwendungsmodell und eine Beispielsoftware zur Ansteuerung des Motors umfasst. Diese Tools und Support-Programme von Renesas sollen Kunden dabei helfen, ihre Software-Entwicklung zu vereinfachen. Renesas plant, diese Hardware- und Software-Entwicklungskits um die IGBTs der neuen Generation zu erweitern, um damit eine noch bessere Energieeffizienz und Performance bei geringerem Platzbedarf zu ermöglichen.
https://www.renesas.com/products/automotive-products/automotive-power-devices/automotive-igbt-0