| 功率MOSFET：48V起動發電機等汽車應用的理想選擇 |
| 日期：2018/12/14 11:40:23 作者： |
|
|
|
|
| |
|
|
功率半導體的類型非常豐富 - 功率二極管、晶閘管、雙極結晶體管（BJT）、絕緣柵雙極晶體管（IGBT）和金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）。具體的器件選擇將取決于應用程序的要求。
對于用作電壓控制開關的MOSFET器件，與其他功率半導體相比，它們需要更快的開關能力。對于需要高速操作（例如電機控制）的應用來說，這一特性特別有用。MOSFET通過柵極端子控制。柵極端子的作用類似于電流流過的漏極和源極端子之間的連接橋。根據是否向端子施加電壓，可打開和關閉該連接橋。漏極和源極之間的電流流量與施加的電壓量成正比。
晶體管的制造方式以及用于制作通道的材料會影響柵極的工作方式。在N通道半導體中，大多數電荷載體是電子，而在P通道半導體中，大多數電荷載體是空穴。換句話說，N通道器件需要正柵極電壓，而P通道需要負柵極電壓才能工作。
功率MOSFET在48V起動發電機中的角色
大略了解MOSFET之后，我們來看看這些器件如何在48V起動發電機中發揮作用。起動發電機由多相電機組成，需要通過復雜的控制電路進行管理。MOSFET在48V系統中非常重要，憑借較低的傳導損耗和更快的開關速度，被證明優于傳統的BJT開關。
在電機控制電路中，只要開關沒有串聯連接，任何時候只能有一個來自電源側的開關和一個來自接地端的開關工作。例如，關閉S1和S6可提供平滑連接，而關閉S1和S4將導致短路。此外，需要謹慎管理開關相位之間的轉換，以避免錯誤連接。這是通過較短的死區時間（通常為納秒）實現的，在這個時間段所有開關打開。
通常，48V啟動發電機的電機控制拓撲結構大于3相（例如6相），以滿足更高功率和更高效率的需求。流向多相電機的電流通常在200A到520A的范圍內。該電流極強，因此必須使用具有極低RDS（on）和高ID電流能力的MOSFET。
選擇使用N通道開關，這是因為n型具有較低的RDS（on）。這樣可以實現更低的功耗和功率損失，其中功率損失等于電阻乘以電流的平方（P損耗=I2*R）。首選MOSFET器件必須能夠處理每件250A - 300A的ID MAX，且DS（on）不高于1mΩ。
另一方面，MOSFET器件還必須能夠處理48V系統的電壓尖峰。電壓尖峰是指電源電壓中短暫且快速的電能爆發（瞬態）。如果無法應對這種特殊情況，開關很容易損壞。因此，電氣工程師應考慮能夠承受至少1.5倍系統電壓的器件。在48V的系統中，這意味著MOSFET需要在漏極和源極之間承受80V乃至100V（VDS）的電壓。
功率MOSFET - 48V系統中的重要組件
在高功率應用中，MOSFET開關的散熱能力非常重要。因此，特別需要可靠的MOSFET封裝，以滿足嚴格的散熱要求和板級可靠性。對于48V起動發電機，其功率等級可達25kW。由于沒有相應的封裝解決方案，迫使制造商使用裸片（無封裝）解決方案。
盡管分立封裝解決方案并不能解決啟動發電機的問題，許多其他48V應用（48/12V DC/DC轉換器、電動增壓器、電池管理系統等）都可以從這一解決方案中受益。Nexperia的分立封裝MOSFET提供不同的形狀和尺寸，是車輛電氣化的重要組成部分。查詢進一步信息，請訪問官方網站 http://efficiencywins.nexperia.cn/innovation/right-package-12v-48v-conversion.html。
作者：Ivan
Ivan近期獲得曼徹斯特大學電氣和電子工程專業工程學學士（榮譽）學位，其于2016年9月加入安世半導體擔任技術營銷工程師一職，并在短短的一年后晉升為研究生營銷工程師。他負責功率半導體業務的市場分析。在過去的一年里，他發表了幾篇深受好評的傳統動力系統報告，并開始致力于汽車電氣化這一迅速發展的領域。
Ivan對電動車（xEV）系統的了解來自于其靜態研究、參與的眾多xEV會議和全球客戶拜訪。在工作之余，他是一名活躍的網球選手，他的比賽風格和外表曾被人拿來與羅杰·費德勒和格里戈爾·季米特洛夫比較。
|
|
| → 『關閉窗口』 |
|
| |
|
|
|
|
|
|
