| 如何有效提高汽車(chē)動(dòng)力總成中電磁閥和致動(dòng)器應(yīng)用的可靠性？ |
| 日期：2020/12/18 10:20:00 作者： |
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在車(chē)輛的整個(gè)使用壽命中，安全可靠地驅(qū)動(dòng)電磁閥和制動(dòng)器至關(guān)重要。在諸如發(fā)動(dòng)機(jī)控制、變速箱控制和制動(dòng)系統(tǒng)等應(yīng)用中，可能需要運(yùn)行幾十億次循環(huán)。
通常，在驅(qū)動(dòng)電磁閥和制動(dòng)器時(shí)，工程師有四種拓?fù)淇梢赃x擇。最合適的拓?fù)淙Q于特定的應(yīng)用需求，包括性能、效率、器件數(shù)量、可用的PCB空間。
所有拓?fù)涠际褂谩胺逯岛捅３帧备拍睿词紫仁褂幂^高（峰值）電流來(lái)激活機(jī)械電磁閥，然后降低電流（保持）以保持機(jī)械運(yùn)動(dòng)。第一個(gè)選項(xiàng)是升壓拓?fù)洌瑢㈦姵仉妷荷?0V。盡管這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)最節(jié)能，但是需要的器件數(shù)量最多，并且在DC-DC轉(zhuǎn)換電路內(nèi)部還需要保護(hù)二極管和其他MOSFET。
續(xù)流二極管拓?fù)湫枰钠骷^少。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)控制電磁閥電流的方式與升壓設(shè)計(jì)相同，但控制電壓為14V。在關(guān)斷時(shí)，通過(guò)續(xù)流二極管進(jìn)行能量耗散。因此，二極管的固有效率將決定整個(gè)系統(tǒng)的效率。
第三種方法采用有源鉗位的形式控制感性負(fù)載。它使用的器件數(shù)量與續(xù)流二極管設(shè)計(jì)類(lèi)似。但是在這種設(shè)計(jì)中，在關(guān)斷時(shí)齊納二極管將開(kāi)啟低端MOSFET，并且能量將通過(guò)MOSFET耗散。在這種特殊的設(shè)計(jì)中，需要仔細(xì)考慮低邊MOSFET的安全工作區(qū)域（SOA），以確保重新開(kāi)啟器件時(shí)不會(huì)損壞該組件。
最后的選項(xiàng)是重復(fù)雪崩設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)利用低邊MOSFET在雪崩條件下重復(fù)工作的能力。當(dāng)超過(guò)MOSFET的BDVSS時(shí)，就會(huì)發(fā)生雪崩，并迫使MOSFET進(jìn)入雪崩擊穿狀態(tài)。在采用重復(fù)雪崩關(guān)斷電路時(shí)，電感負(fù)載中的能量通過(guò)低端MOSFET耗散。這種方法簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，因?yàn)樗璧钠骷绕渌N方案都少。此外，在所有四種拓?fù)渲校年P(guān)閉時(shí)間最短（按照速度排序：重復(fù)雪崩、升壓、有源鉗位和續(xù)流）。這一特性非常重要，因?yàn)楦痰年P(guān)斷時(shí)間不僅能夠改善電磁閥和制動(dòng)器等器件的精確控制，還能延長(zhǎng)這些機(jī)電設(shè)備的使用壽命。
直到最近，工程師才能自由地選擇使用重復(fù)雪崩的拓?fù)洌驗(yàn)榭晒┻x擇的MOSFET，過(guò)去僅限于基于較舊平面半導(dǎo)體技術(shù)的器件，而不是性能和效率更高的溝槽結(jié)構(gòu)。Nexperia針對(duì)這一挑戰(zhàn)推出了最新的汽車(chē)級(jí)MOSFET。
安世半導(dǎo)體推出首款基于高性能溝槽芯片結(jié)構(gòu)的雙路MOSFET。其重復(fù)雪崩性能得到十億次雪崩事件測(cè)試的保證。除了重復(fù)雪崩方案固有的空間和BoM（材料清單）優(yōu)勢(shì)外，將兩個(gè)芯片集成到緊湊的封裝中還有助于進(jìn)一步減少電路板面積，并提高系統(tǒng)可靠性。
新的MOSFET完全符合AEC-Q101汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)175°C認(rèn)證，提供40V和60V選項(xiàng)，典型RDS（ON）額定值為12.5-55mΩ。所有器件均采用公司節(jié)省空間的LFPAK56（Power-SO8）銅夾片封裝技術(shù)。該封裝堅(jiān)固、耐用而且可靠；配備鷗翼引腳，改進(jìn)了可制造性，包括兼容自動(dòng)光學(xué)檢查（AOI）。
查詢(xún)進(jìn)一步信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)官方網(wǎng)站 http://www.nexperia.com。（Richard Ogden，Nexperia）
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