基于安森美ASPM27模块的汽车电动压缩机解决方案

以下文章来源于道芯IC，作者道芯

电动压缩机是一种机械装置，它可以通过减少最初增加压力的气体的体积，将低压下的气体转换为高压下的气体。在热管理系统中，这可以使制冷剂在压力下循环。这些电动压缩机拥有现代创新技术，与传统压缩机相比，这些电动压缩机更安静、更高效，因为它们可以使用电力供电，从而减少环境中的有害排放。

这些电动压缩机广泛用于不同的应用，例如空调、汽车、冰箱和其他需要压缩气体的用例。新的广泛采用的电动汽车行业特别需要电动压缩机来完成汽车的生产，并确保车辆的平稳运行和运行。电动汽车制造商将电动压缩机用于车辆中的空调系统，该系统为驾驶员冷却驾驶室，同时还冷却安装在电动汽车中的电池，使其工作。在包括电动汽车的空调、热管理系统以及冷却循环中，采用智能功率模块驱动的电动压缩机、热泵和水泵正在加速实现高效、轻量化设计，推动提高汽车整体系统能效。

先进智能功率模块（ASPM）正面临电动汽车压缩机的机遇与挑战

在电气化浪潮的推动下，汽车压缩机技术正经历着前所未有的变革。电动压缩机是电动汽车热管理的核心部件，除了可以提高车厢内的环境舒适度（制冷，制热）以外，对电驱动系统的温度控制发挥着重要作用，对电池的使用寿命、充电速度和续航里程都至关重要。

这对压缩机提出了新的要求：更高的能效、更快的响应速度、以及在有限空间内的集成化设计。此外，由于电动汽车的能源直接来源于电池，压缩机的功耗直接影响车辆的续航能力，因此降低能耗成为设计的关键。这些需求离不开压缩机驱动电路的设计和优秀器件的选型，特别是电动压缩机控制器。

电动压缩机是电动汽车热管理的核心部件

电动压缩机控制器功能包括：驱动电机（逆变电路：包括ASPM模块或者分立器件搭载门极驱动，电压/电流/温度检测及保护，电源转换），与主机通讯（CAN或者LIN接收启停和转速信号，发送运行状态和故障信号）等，安森美（onsemi）作为全球领先的高性能半导体供应商，正以其创新的技术方案引领这一领域的发展，提供高效、集成、可靠的汽车压缩机半导体解决方案。

特别值得一提的是安森美的逆变电路ASPM模块方案。针对这些挑战，安森美推出了汽车级智能功率模块（ASPM）系列解决方案，专为电动汽车压缩机设计。ASPM是一种高度集成的智能功率模块，它集成了先进的绝缘栅双极晶体管(IGBT)、快速恢复二极管、门极驱动电路和保护功能于一体，显著提升了系统的整体性能。例如，NFVA36065L42型号支持高达60A的电流和40kHz的开关频率，能输出10kW以上的功率，适用于对效率和动态响应有严格要求的场景。

三大维度解读电动压缩机方案的价值主张

电动压缩机在现代汽车，尤其是电动和混合动力车辆中，扮演着至关重要的角色。为了确保其高效、可靠地运行，电动压缩机对产品性能有多方面的严格需求。包括高效能和高功率密度、防止过热和性能下降的热管理等等，安森美专为电动汽车压缩机设计的ASPM系列及配套解决方案很好的满足了这些需求。

ASPM的热性能优势

高频脉冲宽度调制的优势。ASPM解决方案支持高达40kHz的高频脉冲宽度调制(PWM)，这意味着电动压缩机能以更快的速度运行，从而减少噪音、振动和不平顺性(NVH)，提高乘客舒适度。高频运行还有助于减小外部滤波器的尺寸，进而缩小整个系统的体积和重量，这对于空间宝贵的电动汽车尤为重要。

热管理与效率提升。安森美提供的解决方案不仅限于驱动模块本身，还包括一系列辅助元器件，如DC-DC转换器、LDO稳压器、EEPROM存储器和运算放大器等，形成了一个完整的生态系统，支持从电源管理到信号处理的全方位需求。尤其是其内置的温度传感功能和过温保护机制，确保了电动压缩机在极端工况下的稳定性和可靠性。

面向未来的半导体策略。考虑到汽车市场的多样化需求，安森美还提供了不同电压等级和电流容量的产品线，包括650V和1200V的ASPM，覆盖了从30A到60A的电流范围，以适应不同车型和应用的需求。这些解决方案均遵循严格的汽车级质量标准AEC-Q100/101和AQG324，确保在恶劣环境下也能稳定工作。

基于ASPM27的汽车电动压缩机解决方案解读

安森美汽车级智能功率模块是一种集成了功率半导体器件、驱动电路和控制电路的模块化解决方案，旨在提供高效、可靠、紧凑的电力转换和控制。其主要工艺特色包括模块功率芯片和IC芯片被直接焊接到铜质的引脚框架上，接着用陶瓷覆盖引脚框架，最后放到环氧树脂中浇铸成型。相比分立方案来说大大减小了寄生电感，减少了整体设计的器件的数量和PCB板所需的面积，提供高绝缘耐压并能维持良好散热性能。

ASPM27的高集成度优势

例如，安森美的ASPM27系列汽车智能功率模块（ASPM）专为电动压缩机等汽车辅助电机应用设计，具有高度集成、高效能和高可靠性的特点。该系列模块集成了功率器件和驱动电路，简化了系统设计，减少了外部元件的数量，从而提高了系统的可靠性和设计效率。采用先进的FS4 IGBT技术，ASPM27模块优化了开关损耗，适用于快速开关应用，这不仅提升了电动压缩机的效率，还显著降低了能耗。

在热管理方面，ASPM27模块设计中包含了高效的热管理方案，确保在高功率密度应用中保持稳定的工作温度，延长了模块的使用寿命。此外，模块内置了多种保护功能，包括过流保护、过温保护和短路保护，确保系统在异常情况下的安全性。

650V ASPM27 系列的 PCB 布局

电磁兼容性（EMC）也是ASPM27系列的一大优势，设计中充分考虑了电磁干扰（EMI）的抑制，确保模块在复杂的汽车环境中稳定运行。紧凑的封装形式使得该模块适合空间受限的汽车应用，便于集成到电动压缩机系统中。

小结

安森美凭借其在汽车电子领域的深厚积累，正以前沿的半导体技术重新定义电动压缩机的性能标准，提供了丰富的解决方案。除了本文提到的ASPM27，还有例如屡获殊荣的APM21 模块就集成了 6 个 100 V MOSFET（3 个半桥），可处理典型的汽车48 V 逆变器、电动压缩机和其他大功率辅助设备应用。

这些通过不断优化的解决方案，不仅实现了能效与体积的双重突破，也为电动压缩机制造商提供了更加灵活、高效的设计选项，助力电动汽车行业向更清洁、更智能的未来迈进。随着电动汽车市场的持续增长，安森美的半导体解决方案无疑将继续在汽车压缩机领域发挥核心作用，引领技术创新的潮流。