使用功率模块改进汽车电气化
目前，出现了一种趋势有助于汽车设计师改进电气化，即日益普遍采用的高度集成汽车功率模块(APM，Automotive Power Modules)，此类模块能够以较小的尺寸提供较高的功率密度，本文将重点探讨APM功率模块在提高汽车电气性能的同时，使设计更为紧凑的实现方式。
APM功率模块的构成
一般来说，APM汽车功率模块通常在单个紧凑封装中集成了全部功能所需的器件，这很容易在设计中实现。例如，飞兆半导体的FTCO3V455A1就是一款符合汽车应用要求的MOSFET逆变器功率级模块，它可提供三相逆变器的所有功能，包括六个提供高电流、高效率操作的MOSFET。该模块中还集成了从电池到地的RC缓冲电路，紧密耦合到MOSFET桥，以改进EMI性能；还包括用于电流感测的0.5 m?精密分流电阻，可提供电流反馈，实现电机控制和过流保护。另外，该汽车功率模块内部还设有一个温度感测NTC，用于监控逆变器的发热情况。和其他制造商APM模块的设计原理一样，这款功率模块可提供不同的电路组合——设计人员可使用APM汽车功率模块代替分立式设计，由此创建出一个尺寸更小、能够提供更高功率密度的系统。
在实际应用中，APM功率模块通常被直接安装在电机外壳表面，允许PCB仅沿模块一侧连接至信号引脚(如图1所示)。
图1: 三相逆变器APM汽车功率模块示意图
减少机械连接，提升热性能
在使用分立式封装组件开发的逆变器中，如TO-263或MO-299封装通常都会有较多的机械接口需要处理，其中包括MOSFET封装至PCB、PCB至隔离散热器、散热器至散热片，某些情况下还可能有散热片至下一级组件的连接等。这些机械接口与系统的热性能紧密相关，而在APM汽车功率模块中，这些大部分的机械接口已整合于APM之中，在许多情况下，要进行的唯一纯机械连接是从模块到散热片。
与安装在PCB或IMS上的六个或更多分立式MOSFET封装部件相比，通过APM功率模块实现的简化机械接口设计可获得极好的热性能。如图2所示，它显示出对于逆变器的所有六个MOSFET，从结至外壳以及通常从结至散热片的瞬态热阻，结至散热片的热阻体现为采用30 ?m厚系数为2.1 W/(m-K)的导热材料。
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