拆解 Tesla Model 3 逆变器：芯片技术与系统架构解读

在电动汽车领域，逆变器作为关键部件，其性能和设计直接影响着车辆的动力输出和能源转换效率。本次，我们依托名古屋大学电力电子研究项目，对 Tesla Model 3 车型的逆变器进行了详细拆解，深入探究其内部结构和所使用的芯片。

逆变器整体结构特点

与此前拆解过的同类产品相比，Tesla Model 3 逆变器的核心特点在于结构简洁。从视频呈现角度来看，虽无复杂的外观设计，但简洁的结构恰恰体现了其工程优化思路。逆变器原顶部设有盖子，为便于拆解与展示，已提前移除。整体可初步划分为控制板、栅极驱动板、电流传感器、耐热片、绝缘片、薄膜电容器、汇流排、功率半导体及冷却 fins 等核心部件，各部件布局清晰，组装逻辑明确。

值得一提的是，特斯拉 Model 3 把 PCB 做成了一个美国地图的形状，这种独特的设计不仅增加了产品的趣味性，也可能在一定程度上优化了电路布局和信号传输。

图：逆变器整体外观

此外，我们还可以看到三相母线、直流母线和功率半导体等关键部件的细节。

图：三相母线

图：直流母线

图：功率半导体

关键部件功能与设计解析

1.薄膜电容器

生产厂商为 Nichicon（尼吉康），主滤波功能额定电压 430VDC、容量 550μF，搭配 2 个 0.68μFY 电容，用于抑制电磁干扰、稳定直流电压。电池正负极输入后，经电容平滑处理的电流分为正、负两路输出；底部汇流排先与功率半导体（SiCFETs）连接，再叠加铜制汇流排强化导通，最终通过端子转化为三相输出，形成完整的电能传输链路。

图：薄膜电容器

2.汇流排

类型与材质：包含三相输出汇流排与直流汇流排，均为高纯度铜制，其中负极侧汇流排铜含量95.26%，三相输出汇流排铜含量95.14%，低杂质比例确保电流传输低损耗。

连接与扩展设计：采用焊接方式与SiC FETs连接，保障导电稳定性；部分端子旁预留未连接区域，拆除覆盖汇流排后可直接焊接扩展，满足未来电流容量升级需求，体现模块化设计思维。

图：汇流排

3.功率半导体与驱动系统

SiC FETs（碳化硅场效应晶体管）：采用STGK026，具备高频开关特性与低导通损耗，24颗器件按教科书式布局排列，清晰划分正极接入、交流输出、负极回流区域，适配高压大电流工况。

门驱动器（Gate Drivers）：6颗STGAP1AS驱动IC，表面涂层虽影响型号识别，但功能明确——单颗驱动4颗SiC FETs，因自身输出能力不足，额外增加缓冲器强化驱动信号；电路严格区分上桥臂（HIGH side，板标“HI”）与下桥臂（LOW side，板标“LO”），确保功率器件有序开关。

图：SiC FETs

5.控制与检测系统

微控制器（MCU）：采用TI TMS320F28377DPTPQ，作为逆变器控制核心，整合电能转换算法、故障诊断、通信管理等功能，是实现精准控制的“大脑”。

电流检测：三相输出路径上搭载Broadcom ACPL-C87BT-000E高压感应器，仅检测两相电流（通过算法推算第三相），简化硬件设计同时保证检测精度；传感器核心带切口，可与汇流排区域精准适配，搭配2个霍尔传感器强化信号采集。

温度检测：控制板配备TI LMV844温度放大器，搭配2个温度传感器（预留1个安装位），传感器嵌入汇流排凹槽并填充导热硅，确保实时捕捉关键区域温度，避免器件过热损坏。

通信与存储：通过2颗TI SN65HVD1040A CAN收发器与1颗NXP TJA1021 LIN收发器，实现逆变器与整车控制器的信息交互；Microchip 25LC256E EEPROM用于存储校准数据、故障日志，保障系统参数稳定。

图：微控制器

5.电源与冷却系统

Infineon TLF35584QVVS2 DC/DC与TDK VGT22EPC-222S6A12 DC/DC变压器配合，将高压电池电压转换为低压信号，为控制板、传感器等低压部件供电，确保辅助系统稳定运行。

冷却结构：功率半导体附着的铝材背面设有椭圆形冷却fins，原盖子预留进水口与出水口形成水循环；采用“银烧结”技术连接半导体与冷却fins，热导率极高，可快速导出Si CFETs工作热量。

图：冷却系统

拆解总结与展望

Tesla Model 3 逆变器以 “简洁即最优” 为设计核心。一方面，通过简化部件布局（如两相电流检测、模块化汇流排）降低生产与维护成本；另一方面，精选高性能元器件（如 ST SiC FETs、TI MCU）与高效冷却技术，保障高压工况下的可靠性。尤其 PCB 板采用美国地图造型，虽无功能性提升，却体现了研发团队的创意设计，为工业产品增添趣味性。

最后，为大家附上 Tesla Model 3 逆变器核心电子元器件的参数与配置：

◆碳化硅场效应晶体管SiC FETs：24颗ST GK026

◆门驱动器Gate Drivers：6颗ST GAP1AS

◆微控制器单元MCU：1颗TI TMS320F28377DPTPQ

◆解析器放大器Resolver Amp：1颗ON Semi TCA0372BDW

◆温度放大器Temp Amp：1颗TI LMV844

◆电可擦写只读存储器EEPROM：1颗Microchip 25LC256E

◆CAN Transceiver：2颗TI SN65HVD1040A

◆LIN Transceiver：1颗NXP TJA1021

◆高压感应器HV Sense：1颗Broadcom ACPL-C87BT-000E

◆DC-DC Power：1颗Infineon TLF35584QVVS2

◆DC-DC Transformer：1颗TDK VGT22EPC-222S6A12