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妥当的汽车40V功率MOSFET进步汽车安全性

标签:妥当,汽车,功率,进步,安全,安全性 时间:2019年04月24日 阅读19
【导读】意法半导体最先辈的40V功率MOSFET可以完全知足EPS (电源模块动助力转向体系)和EPB (电源模块子驻车制动体系) 等汽车安全体系的机械、环境和电源模块气要求。 这些机电源模块体系必须吻合汽车AEC Q101规范,详细而言,低压MOSFET必须耐受高温文高尖峰电源模块流。   1. 前言   EPS和EPB体系均由两个重要部件组成:电源模块动伺服单元和机械齿轮单元。电源模块动伺服单元将电源模块机的旋转活动传给机械齿轮单元,进行扭矩放大,实行机械动作。电源模块动伺服单元是勤奋率MOSFET实现的两相或三相逆变器西安人事考试,如图1所示。   妥当的汽车40V功率MOSFET进步汽车安全性 图1. EPS和EPB体系的伺服单元拓扑   图中负载是一台电源模块机,通常是永磁无刷直流电源模块机(BLDC),由一个12V电源模块池进行供电源模块。   2. 汽车对功率MOSFET的要求   EPS和EPB逆变器所用的40V功率MOSFET,要想吻合AEC Q101汽车认证标准,必须知足以下所有要求:   1.开关损耗和导通损耗特别很是低 2.输出电源模块流大 3. Ciss/Crss比值小,EMI抗扰性强 4.优秀的耐雪崩性能 5.出色的过流和短路珍爱 6.热管理和散热服从高 7.采用稳固的SMD封装 8.抗负载突降和ESD能力优秀   2.1. AEC Q101功率MOSFET的参数测量值   我们选择一些吻合EPS和EPB体系要求的竞品,与意法半导体的40V汽车功率MOSFET进行对比实验。表1列出了意法半导体的STL285N4F7AG汽车40V功率MOSFET和同级竞品的重要参数测量值。   妥当的汽车40V功率MOSFET进步汽车安全性 表1. STL285N4F7AG与竞品参数测量值比较表   因为两个安全体系的工作电源模块压都是在12V-13.5V区间,功率MOSFET的标称电源模块压是40V,因此北京人事考试网,只要确保击穿电源模块压(BVdss)接近46V,就能精确地克制在开关操作过程中因寄生电源模块感而产生的过压。为克制导通期间的压差,静态导通电源模块阻(RDSon)最好低于1mΩ。只有本征电源模块容和Rg都很小百度排名优化,开关损耗才能降至最低,从而实现快速的开关操作。Crss/Ciss比率是一个特别很是敏感的参数,有助于防止米勒效应导致的任何非常导通,并可以更好地控制di/dt和dV/dt速率,配合体-漏二极管Qrr反向恢复电源模块荷和反向恢复软度,可明显降低器件对EMI的敏感度。   为知足低耗散功率和电源模块磁干扰的要求,STL285N4F7AG优化了电源模块容比值(Crss/Ciss)。图2是STL285N4F7AG与竞品的电源模块容比值比较图。   妥当的汽车40V功率MOSFET进步汽车安全性 图2. STL285N4F7AG与竞品的Crss/Ciss电源模块容比测量值比较   此外,图3所示是意法半导体的STL285N4F7AG的体-漏二极管与竞品的性能测量值比较图。   妥当的汽车40V功率MOSFET进步汽车安全性 图3:STL285N4F7AG与竞品的体-漏二极管性能测量值比较   测量参数注解,对于一个固定的di/dt值,STL285N4F7AG的反向恢复电源模块荷(Qrr)和恢复时间(Trr)都小于竞品,这个特征的益处归纳如下:   -低Qrr可降低逆变器在开启时的动态损耗,并优化功率级的EMI特征; -更好的Trr可改善二极管恢复电源模块压上升速率(dv/dt)的动态峰值。在续流期间电源模块流流过体 漏二极管时,Trr是导致电源模块桥故障的常见重要缘故原由。   因此,dv/dt是保证闩锁效应耐受能力的紧张参数,测量效果表现,意法半导体产品的dv/dt性能(图4)优于竞品(图5)。   妥当的汽车40V功率MOSFET进步汽车安全性 图4. STL285N4F7AG的dv/dt t测量值   妥当的汽车40V功率MOSFET进步汽车安全性 图5. 竞品的dv/dt测量值   2.2. 短路实验性能测试   我们通过一个短路实验来测量、验证意法半导体40V汽车功率MOSFET在汽车安全应用中的稳固性。电源模块子体系可能因各种缘故原由而发生短路托福助考,例如,存在湿气、缺乏绝缘珍爱、电源模块气部件不测接触和电源模块压过高。由于短路通常是不测造成的,所以短路很少是永世的,一样平常持续几微秒。在短路期间,整个体系,分外是功率级必须承受多个高电源模块流事件。我们用STL285N4F7AG和测试板做了一个短路实验,测量效果如图6所示:   妥当的汽车40V功率MOSFET进步汽车安全性 图6:测试板   按照以下步骤完成实验:   1)用曲线测量仪预先测试重要电源模块气参数; 2)测试板加热至135°C,并施加两次10μs的短路脉冲,间隔小于1s。限流器珍爱功能激活做一次实验,不激活做一次实验。 3)对器件进行去焊处理,并再次测量重要电源模块气参数,检查功率MOSFET的完备性或性能衰减。 测量效果如图7所示。   妥当的汽车40V功率MOSFET进步汽车安全性 图7:STL285N4F7AG短路测试   在短路事件过程中测量到的现实电源模块流值是在2000A范围内,脉冲持续时间为10μs。我们进行了十次测试,Tperiod = 5s。STL285N4F7AG成功地承受住短路冲击,未发生任何故障;但当电源模块流值大于2400A时,出现故障(图8)。   妥当的汽车40V功率MOSFET进步汽车安全性 图8. STL285N4F7AG失效时的电源模块流测量值(Id > 2400A)   3. 结论   实验数据注解,意法半导体最先辈的AEC-Q101 40V功率MOSFET可轻松吻合汽车安全体系的严酷要求。因此,意法半导体的新沟槽N沟道器件是汽车EPS和EPB体系的最佳选择。   4. 参考文献   [1] F. Frisina " Dispositivi di Potenza a semiconduttore". Edizione DEL FARO Prima Edizione Giugno 2013   [2] B. Jayant Baliga, Fundamentals of Power Semiconductor Devices, Springer Science, 2008   [3] N. Mohan, T. M. Undeland, W. P. Robbins: "Power Electronics Converters, Applications and Design" 2nd edition J. Wiley & Sons NY 1995   [4] B. Murari, F. Berrotti, G.A. Vignola " Smart Power ICs: Technologies and Applications" 2nd Edition    

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