是汽车空调的一部分，它经由过程将制冷剂压缩成低温低压的气体，再流经冷凝器，节流阀和蒸发器换热，完成车表里的冷热互换。传统燃油车以发动机为能源，经由过程皮带动员压缩机滚动。而新能源汽车脱离了发动机，以电池为能源，经由过程逆变电路驱动，从而动员压缩机滚动，完成空调的冷热互换性能。
电动压缩机是电动汽车热治理的焦点部件，除了能够进步车箱内的环境舒适度(制冷，制热)之外，对电驱动体系的温度操纵发扬着首要感化，对电池的应用寿命、充电速率和续航里程都相当首要。
图1：电动压缩机是电动汽车热治理的焦点部件
电动压缩机需求餍足不息增添的需要，包孕低成本、更小尺寸、更少振动和噪声、更高功率级别和更高能效。这些需要离不开压缩机驱动电路的设想和优异器件的选型。
电动压缩机控制器性能包孕：驱动机电(逆变电路：包孕ASPM模块或许分立器件搭载门极驱动，电压/电流/温度检测及维护，电源转换)，与主机通信(CAN或许LIN ,接收启停和转速旌旗灯号，发送运转状况和毛病旌旗灯号)等，安森美(onsemi)在每一个电路中都有响应的解决计划(图1)。本文重点探究逆变电路ASPM模块计划。
图2：电动压缩机驱动电路操纵框图
汽车级智能功率模块(Automotive Smart Power Module，ASPM)是一种集成为了功率半导体器件、驱动电路和操纵电路的模块化解决计划，旨在供应高效、靠得住、紧凑的电力转换和操纵。
图3：安森美(onsemi)的ASPM27(左)和ASPM34(右)
ASPM模块功率芯片和 IC 芯片被间接焊接到铜质的引脚框架上，接着用陶瓷遮盖引脚框架，最初放到环氧树脂中浇铸成型。相比分立计划来讲大大减小了寄生电感，减少了团体设想的器件的数目和PCB 板所需的面积，供应高绝缘耐压并能维持精良散热功能。
图4：ASPM外部布局
在本钱上假如独自比拟ASPM模块和分立器件的器件本钱，模块的成本会更高。但从全部体系本钱来讲，考虑到PCB、机器装置、品质和功能本钱，体系功率越高，应用ASPM模块会更有上风。
图5：ASPM的热功能上风
在电动压缩机的设想中，散热特点是一个关头要素，它间接影响到模块的电流承载才能。是以，封装的散热特点在抉择其功能体现时相当首要。在散热特点、封装尺寸以及断绝特点之间存在着掂量瓜葛。优异的封装手艺的关头在于，优化封装尺寸，同时坚持卓着的散热功能，而不就义断绝等级。
以650V ASPM27系列为例，这些模块采用了DBC(覆铜板)基板手艺，带来了精良的散热功能。功率芯片间接贴装在DBC基板上，使得热量可以或许更有效地从芯片传导至内部，从而提高了散热服从和可靠性，这关于维持功率模块在大电流事情下的长时间稳定性和延伸应用寿命相当首要。
由于温度间接影响产物的功能、可靠性和寿命，以是大多数设计者都但愿正确懂得功率芯片的温度。然而，因为封装外部的功率芯片(如IGBT、FRD)是在低压条件下事情的，间接丈量其温度变得较为艰苦。已往，因为本钱和手艺缘故原由，设计者每每不是间接丈量功率芯片的温度，而是接纳外置的NTC热敏电阻去检测模块或散热器的温度，这类要领尽管简略，但并不能正确反应功率组件自身的温度情形。而在1200V ASPM34系列中，设想上的一大立异点便是将NTC热敏电阻与功率芯片集成在统一陶瓷基板上，实当初模块外部举行温度采样。如许一来，就可以或许加倍正确地反映出功率芯片的实践温度状态，闪开发职员清晰的晓得模块外部温度裕量，并在体系操纵中做响应的步伐，比如在低转速时，体系散热欠好致使模块温度太高，能够适量进步频次，增强散热;或许在高频大功率时适量下降频次或许做过温停机维护。安森美的ASPM模块的开关频次设想高达20kHz以上(ASPM27-V3可达40kHz,FS4的IGBT开关速率更快,开关消耗更低)，能够轻松应答现有电动压缩机15000转/分钟如下的转速采样请求。
图6：ASPM27外部电路框图
ASPM相比分立IGBT计划极大水平的降低了路线电感，无需思量分立器件间的电气平安间隔;引脚与散热面间高达2500V的绝缘，无需像IGBT那样必需额定增添绝缘垫片。且装置便利，可靠性高。
图7：ASPM计划比照分立IGBT计划的功率密度
ASPM模块成为了优化维护电路和与IGBT 开关特性相匹配的驱动认为开发者极大收缩电路立室开辟时候经由过程集成维护性能和短路维护性能体系可靠性得到了很大水平进步。内置高速 HVIC具有抵制dv/dt才能供应了一种无需断绝的 IGBT 驱动才能。集成的 HVIC同意应用无需负电源的单电源驱动的拓扑。
图8：HVIC具有抵制dv/dt才能完成更高的可靠性能够尽可能减小分歧资料间CTE的mismatch。安森美的ASPM模块经由过程AEC-Q和AQG324认证，分立器件根据AECQ100/101举行认证咱们能够思量依据客户特定请求举行一些非凡的可靠性测试。
1. 稳态电压失常事情状态下，考虑到电压动摇、负载变迁要素，设计时通常会实践事情电压低于功率器件标称耐压比方假如电池体系最高电压为400V，则650V耐压的器件供应了250V的电压裕量。
2. 瞬态电压裕量：在开关操纵或电网非常等情况下，可能会涌现霎时的电压尖峰，此时裕量用来保障在这些长久猛烈的电压打击下，器件不会被击穿。
3. 可靠性长时间运转过程当中，功率器件的耐压功能可能会由于温度、老化要素逐步降低是以供应足够的电压裕量有助于延伸器件寿命晋升全部体系的可靠性。
650V耐压的功率器件在应用于峰值电压靠近其额定值体系时，设计者需求子细评价电压是不是足够，确保在所有预期操纵条件下，功率器件都能平安稳定地事情跟着电动汽车手艺进展，电池电压平台不息回升，有些车企的400V平台的峰值电压达到了500V以上，当原有的650V ASPM模块使用场所缺乏时，就会推进市场手艺向更高耐压等级如750V的ASPM模块进展。
在800V平台因为乘用车压缩机尺寸比较小，选用1200V 模块时PCB设想难度相对于较大由于小型化的压缩机外部空间无限设想高电压等级的PCB结构需求确保关头元器件之间有足够的电气平安间隔关于高密度封装的功率模块来说是一项挑衅。模块在高电压事情发生消耗更大需求高效的散热计划，而小型化设想大概限定了散热面积和散热门路设想，增加了治理设想的复杂度。高电压等级意味着更高的电磁滋扰危险需求加倍细腻的PCB设想屏障步伐吻合相干电磁兼容规范。还需确保在高电压程度下，PCB的绝缘功能达标避免爬电、击穿题目产生。高电压和大电流传输所需路线宽度、间距以及层数大概增添，同时需求思量下降寄生参数的影响，如电感和电阻，以优化开关功能缩小消耗。针对这些挑战和需要，安森美马上推出下一代更小尺寸的1200V模块外部集成最新的FS7 IGBT，解决上述挑衅完成更优化功能，面积缩小了36而且还提高了绝缘耐压特点，为电动压缩机控制器设想带来更多晋升。
电路设想和PCB结构Tips
图9：650V ASPM27系列使用电路图关于PCB layout设想倡议：
1. 设计时倡议功率地和数字地单点接地，接地线尽可能不克不及太宽;
2. 采样电阻间隔Nu，Nv，Nw引脚应当尽可能缩小走线带来的寄生电感;
3. Csc维护RC应当尽可能的短，且滤波电容最佳接到操纵地而非功率地;
4. PN两头吸取电容放在间隔模块越近，对IGBT发生的Vce尖峰吸取结果越好;
5. 自举电容和稳压管搁置间隔模块引脚比来处所一起之间思量电气间隙间隔请求;自举电容的充放电自身成为一个滋扰注重他与其滋扰的弱电电路之间间隔;
6. 模块供电电容尽可能接近模块引脚;
7.输出操纵旌旗灯号Vin的RC都应接近模块引脚，而非mcu，确保输出到模块外部旌旗灯号清洁的。
图10：650 V ASPM27 PCB结构设想
ASPM模块是汽车电动、水泵机电操纵现实操纵器件;但随着汽车电池往更高的电压进展比方电池最高电压达到900V以上服从请求越来越高应用IGBT作为功率器件的ASPM面对必定的局限性沟通耐压规格的SiC器件自身耐压远高于IGBT，且其开关消耗远低于IGBT器件能够顺应更高转速，更高服从请求。