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Rohm

SiC-Power-Module mit hoher Leistungsdichte

28. April 2025, 8:56 Uhr | Iris Stroh

Rohm hat neue 4-in-1- und 6-in-1-SiC-Module im HSDIP20-Gehäuse entwickelt, die für PFC- und LLC-Wandler in Onboard-Ladegeräten (OBC) für Elektrofahrzeuge optimiert sind.

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Die Produktreihe umfasst insgesamt 13 Module, davon sechs für 750V (BSTxxx1P4K01) und sieben für 1200V (BSTxxx2P4K01). Alle erforderlichen Grundschaltungen für die Leistungsumwandlung in verschiedenen Hochleistungsanwendungen sind in einem kompakten Modulgehäuse integriert. Dies reduziert den Entwicklungsaufwand für die Hersteller und ermöglicht die Miniaturisierung von Leistungswandlerschaltungen in OBCs und anderen Anwendungen.

Die zunehmende Elektrifizierung des Automobils hat in den letzten Jahren die Bemühungen um eine dekarbonisierte Gesellschaft vorangetrieben. Um die Reichweite zu erhöhen und die Ladegeschwindigkeit zu verbessern, kommen in Elektrofahrzeugen höhere Batteriespannungen zum Einsatz. OBCs und DC-DC-Wandler müssen daher leistungsfähiger werden. Gleichzeitig besteht für diese Anwendungen ein zunehmender Bedarf an weiterer Miniaturisierung und Gewichtsreduzierung. Dies erfordert Weiterentwicklungen, um die Leistungsdichte zu verbessern. Gleichzeitig muss die Wärmeabfuhr optimiert werden, da sie sonst den Fortschritt behindern könnte. Das HSDIP20-Gehäuse von Rohm löst diese technischen Herausforderungen, die zuvor mit diskreten Konfigurationen nur schwer zu bewältigen waren. Es trägt damit sowohl zur Leistungssteigerung als auch zur Verkleinerung von elektrischen Antriebssträngen bei.

Das HSDIP20-Gehäuse verfügt über ein isolierendes Substrat mit ausgezeichneten Wärmeableitungseigenschaften, die den Temperaturanstieg des Chips auch bei hoher Leistung verringert. Beim Vergleich einer typischen OBC-PFC-Schaltung mit sechs diskreten SiC-MOSFETs mit Wärmeableitung auf der Oberseite mit ROHMs 6-in-1-Modul wurde festgestellt, dass das HSDIP20-Gehäuse unter denselben Bedingungen ca. 38 °C kühler ist (bei 25 W Betrieb). Die effiziente Wärmeableitung unterstützt hohe Ströme selbst in einem kompakten Gehäuse und führt zu einer branchenweit führenden Leistungsdichte. Diese ist mehr als dreimal so hoch wie bei oberseitig gekühlten diskreten Modulen und mehr als 1,4-mal höher als bei ähnlichen DIP-Modulen. In der oben erwähnten PFC-Schaltung reduziert das HSDIP20 die Montagefläche im Vergleich zu von oben gekühlten diskreten Konfigurationen um ca. 52 % und trägt so erheblich zu verkleinerten Leistungswandlerschaltungen in Anwendungen wie OBCs bei.

Anwendungsbeispiele

Leistungswandlerschaltungen wie PFC- und LLC-Wandler kommen häufig in den primärseitigen Schaltkreisen von Industrieanlagen zum Einsatz. Damit unterstützt das HSDIP20 auch die Miniaturisierung von Anwendungen im Bereich der Industrie- und Konsumgüterelektronik.

Unterstützung

Rohm bietet umfangreiche Unterstützung auf Anwendungsebene, einschließlich der Nutzung des hauseigenen Motor-Prüfequipments. Darüber hinaus stellt das Unternehmen eine Vielzahl von Hilfsmaterialien zur Verfügung, zum Beispiel Simulationen und thermische Designs, die eine schnelle Bewertung und Einführung von HSDIP20-Produkten ermöglichen. Es sind auch zwei Evaluierungskits erhältlich, eines für Doppelpulstests und das andere für 3-Phasen-Vollbrückenanwendungen, die eine Evaluierung unter realitätsnahen Schaltungsbedingungen gestatten.