GaN Leistungsmodul mit IMS Substrat für eine 3-Level-Flying-Capacitorschaltung an 800V DC
Autoren |
Janusz Wituski |
|---|---|
Medien | 3. Symposium Elektronik und Systemintegration (ESI), Landshut, April |
Veröffentlichungsjahr | 2022 |
Band | 2022 |
Herausgeber | ESI |
Veröffentlichungsart | Konferenzbeitrag |
Zitierung | Wituski, Janusz; Kleimaier, Alexander (2022): GaN Leistungsmodul mit IMS Substrat für eine 3-Level-Flying-Capacitorschaltung an 800V DC. 3. Symposium Elektronik und Systemintegration (ESI), Landshut, April 2022. |
Peer Reviewed | Ja |
GaN Leistungsmodul mit IMS Substrat für eine 3-Level-Flying-Capacitorschaltung an 800V DC
Abstract
In Hybrid- und Brennstoffzellenfahrzeugen werden Traktionsbatterie und Brennstoffzelle
über einen DCDC-Wandler an das Hochvoltbordnetz angebunden, um die Bordnetzspannung
zu stabilisieren und das gewünschte Spannungsniveau einzustellen, typischer
Weise 800 V. Um die passiven Komponenten (Drossel, Kondensator) entsprechend
leicht und kompakt gestalten zu können, sind möglichst hohe Schaltfrequenzen
des DCDC-Wandlers notwendig. Gleiches gilt für den elektrischen Turbokompressor,
welcher für Brennstoffzellen benötigt wird – hier muss der speisende Inverter besondere
Anforderungen erfüllen, z.B. einen sehr niedrigen Stromripple.
Die idealer Weise erforderlichen Schaltfrequenzen von über 300 kHz sind derzeit nur
mit GaN-Transistoren umsetzbar. Das Spannungsfenster im Hochvoltbordnetz reicht
aktuell bis 800 Volt, GaN-Transistoren sind derzeit allerdings nur für Sperrspannungen
bis 650 Volt auf dem Markt verfügbar. Aufgrund dessen ist der Einsatz einer 3-Level-
Topologie notwendig, welche des Weiteren Vorteile hinsichtlich EMV bietet. Jedoch
stellt dies höhere Anforderungen an Schaltungstopologie und Schaltungsträgerlayout
als bei einer vergleichbaren, standardmäßig eingesetzten 2-Leveltopologie mit 1200
V-Halbleitern.