[问答]

40V功率MOSFET能满足汽车要求吗？

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 意法半导体最先进的40V功率MOSFET可以完全满足EPS (电动助力转向系统)和EPB (电子驻车制动系统) 等汽车安全系统的机械、环境和电气要求。这些机电系统必须符合汽车AEC Q101规范，具体而言，低压MOSFET必须耐受高温和高尖峰电流。 0
2019-8-9 07:28:08　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × wanqing192 该类别下有 6 个回答。邀请回答 zsjjx 该类别下有 5 个回答。邀请回答 raylue 该类别下有 5 个回答。邀请回答 xiezhe272 该类别下有 5 个回答。邀请回答 wyerwwr 该类别下有 5 个回答。邀请回答 5616asaqwq 该类别下有 4 个回答。邀请回答谦谦三君子该类别下有 4 个回答。邀请回答 tianwuxue 该类别下有 4 个回答。邀请回答 60user76 该类别下有 4 个回答。邀请回答 sywnnt 该类别下有 4 个回答。邀请回答 safadaga 该类别下有 4 个回答。邀请回答 cnmz 该类别下有 4 个回答。邀请回答 Qwang_public 该类别下有 4 个回答。邀请回答 shenzhenqide 该类别下有 4 个回答。邀请回答 Topcbpcba 该类别下有 4 个回答。邀请回答 60user142 该类别下有 4 个回答。邀请回答 sdvjuwwrw 该类别下有 4 个回答。邀请回答 ZQW发烧友该类别下有 4 个回答。邀请回答 60user160 该类别下有 4 个回答。邀请回答 mashiquan123 该类别下有 4 个回答。邀请回答举报张宇相关推荐 • 关于汽车电子功率MOSFET技术，总结的太棒了 1638 • 用运放实现1~-40V的脉冲电源，使用LT1010可以实现吗？ 430 • 设计电路：实现输入电压达到40V时会有一个LED灯点亮 1954 • 用于汽车应用的碳化硅MOSFET功率模块 8322 • 【高手问答】电路的功能是为了0.6v到40v之间调压，运放发热严重 3036 • 同步降压稳压器 2343 • 求一个主流功率等级的高能效OBC方案？ 6031 • 请问怎么把函数发生器20v的PWM波升到40v呢？ 1674 • 电感 2526 • 同步降压稳压器 3040 2个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 1. 前言 EPS和EPB系统均由两个主要部件组成：电动伺服单元和机械齿轮单元。电动伺服单元将电机的旋转运动传给机械齿轮单元，进行扭矩放大，执行机械动作。电动伺服单元是用功率MOSFET实现的两相或三相逆变器，如图1所示。图1. EPS和EPB系统的伺服单元拓扑图中负载是一台电机，通常是永磁无刷直流电机(BLDC)，由一个12V电池进行供电。

2019-8-9 15:04:46 评论举报史娟

2. 汽车对功率MOSFET的要求
EPS和EPB逆变器所用的40V功率MOSFET，要想符合AEC Q101汽车认证标准，必须满足以下所有要求：
1.开关损耗和导通损耗非常低
2.输出电流大
3. Ciss/Crss比值小，EMI抗扰性强
4.优异的耐雪崩性能
5.出色的过流和短路保护
6.热管理和散热效率高
7.采用稳定的SMD封装
8.抗负载突降和ESD能力优异
2.1. AEC Q101功率MOSFET的参数测量值
我们选择一些符合EPS和EPB系统要求的竞品，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和同级竞品的主要参数测量值。

	BVdss (V) @250µA	Vth (V) @250µA	Vsd (mV) @48A	RDSon (mΩ) @10V,48A	Rg(Ω)	Ciss(pF) @25V	Crss (pF) @25V	Coss(pF) @25V
竞品	46.80	2.89	755	0.6	2.5	8450	136	4350
STL285N4F7AG	46.34	3.43	790	1.0	1.2	5600	38	2350

表1. STL285N4F7AG与竞品参数测量值比较表
由于两个安全系统的工作电压都是在12V-13.5V区间，功率MOSFET的标称电压是40V，因此，只要确保击穿电压(BVdss)接近46V，就能正确地抑制在开关操作过程中因寄生电感而产生的过压。为抑制导通期间的压差，静态导通电阻(RDSon)最好低于1mΩ。只有本征电容和Rg都很小，开关损耗才能降至最低，从而实现快速的开关操作。Crss/Ciss比率是一个非常敏感的参数，有助于防止米勒效应导致的任何异常导通，并可以更好地控制di/dt和dV/dt速率，配合体-漏二极管Qrr反向恢复电荷和反向恢复软度，可显着降低器件对EMI的敏感度。
为满足低耗散功率和电磁干扰的要求，STL285N4F7AG优化了电容比值(Crss/Ciss)。图2是STL285N4F7AG与竞品的电容比值比较图。

图2. STL285N4F7AG与竞品的Crss/Ciss电容比测量值比较
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。

图3：STL285N4F7AG与竞品的体-漏二极管性能测量值比较
测量参数表明，对于一个固定的di/dt值，STL285N4F7AG的反向恢复电荷(Qrr)和恢复时间(Trr)都小于竞品，这个特性的好处归纳如下：
-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特性;
-更好的Trr可改善二极管恢复电压上升速率(dv/dt)的动态峰值。在续流期间电流流过体漏二极管时，Trr是导致电桥故障的常见主要原因。
因此，dv/dt是保证闩锁效应耐受能力的重要参数，测量结果显示，意法半导体产品的dv/dt性能(图4)优于竞品(图5)。

图4. STL285N4F7AG的dv/dt t测量值

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定性。电子系统可能因各种原因而发生短路，例如，存在湿气、缺乏绝缘保护、电气部件意外接触和电压过高。因为短路通常是意外造成的，所以短路很少是永久的，一般持续几微秒。在短路期间，整个系统，特别是功率级必须承受多个高电流事件。我们用STL285N4F7AG和测试板做了一个短路实验，测量结果如图6所示：

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主要电气参数;
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。限流器保护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，并再次测量主要电气参数，检查功率MOSFET的完整性或性能衰减。
测量结果如图7所示。

图7：STL285N4F7AG短路测试
在短路事件过程中测量到的实际电流值是在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；但当电流值大于2400A时，出现故障（图8）。

图8. STL285N4F7AG失效时的电流测量值(Id > 2400A)
3. 结论
实验数据表明，意法半导体最先进的AEC-Q101 40V功率MOSFET可轻松符合汽车安全系统的严格要求。因此，意法半导体的新沟槽N沟道器件是汽车EPS和EPB系统的最佳选择。