高壓MOSFET作為功率半導(dǎo)體領(lǐng)域的核心器件,憑借高耐壓、低損耗、高速開關(guān)的核心優(yōu)勢,已成為工業(yè)電源、新能源儲能、汽車電動化等場景實現(xiàn)高效能量轉(zhuǎn)換的“關(guān)鍵引擎”。意法半導(dǎo)體深耕高壓MOSFET技術(shù)研發(fā),以全系列產(chǎn)品與創(chuàng)新方案,為多領(lǐng)域發(fā)展注入強勁動力。
意法半導(dǎo)體高壓MOSFET工業(yè)領(lǐng)域布局
數(shù)據(jù)中心和5G對更高功率密度系統(tǒng)的需求十分迫切,更高效的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也需要定制化技術(shù)來支撐;綠色能源發(fā)展帶動了電動汽車供能、儲能基礎(chǔ)設(shè)施以及家用太陽能系統(tǒng)的能量需求,充電樁市場也隨著電動汽車的普及而快速增長。這些都是高壓MOSFET的關(guān)鍵增長領(lǐng)域。
意法半導(dǎo)體高壓MOSFET在工業(yè)市場的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,涵蓋網(wǎng)絡(luò)電源、可再生與高功率、工業(yè)及多細(xì)分領(lǐng)域等板塊。
ST高壓MOSFET擁有豐富的產(chǎn)品系列,包括600V、650V的M2/DM2/DM6系列,650V M5系列,800V、950V、1200V、1500V、1700V的K5系列等,同時推出了新的250V、600V、650V M9/DM9系列,新的800V K6系列,950V K6系列處于開發(fā)中,并引入了TO-LL、PowerFLAT等新封裝選項,為工業(yè)領(lǐng)域的高效能量管理提供了多元且有力的技術(shù)支撐。
ST高壓MOSFET的車載應(yīng)用方案
在汽車電子領(lǐng)域,隨著車載充電機與DC-DC轉(zhuǎn)換器對高功率密度系統(tǒng)的需求持續(xù)攀升,高效拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的定制化技術(shù)成為核心支撐點。伴隨可持續(xù)出行需求的爆發(fā)式增長,汽車電動化浪潮加速演進(jìn),電池組管理對超高電壓技術(shù)的依賴度日益加深,同時車載發(fā)電機逆變器(OBGI)的DC-AC轉(zhuǎn)換技術(shù)為電動汽車的電源輸出開辟了全新路徑,這些都成為該領(lǐng)域關(guān)鍵的技術(shù)發(fā)展趨勢。
在汽車領(lǐng)域中,ST高壓MOSFET可應(yīng)用于車載充電器、DC-DC轉(zhuǎn)換器、電池管理系統(tǒng)等核心板塊。
產(chǎn)品包括600V、650V的M2/DM2/DM6系列、650V M5系列、800V/950V/1200V K5系列、600V/650V DM9系列等,250V/350V/450V DM9系列、800V/950V K6系列正處于開發(fā)階段,還推出了ACEPACK SMIT、HU3PAK等新封裝選項。
明星產(chǎn)品深度解析
M9/DM9系列
ST的MDmesh M9/DM9系列超結(jié)MOSFET涵蓋250V、600V和650V電壓等級,旨在實現(xiàn)最高的應(yīng)用效率。它有著出色的超低品質(zhì)因數(shù)(RDS(on)×Q?),能提升功率等級和功率密度,助力打造更緊湊的解決方案;同時,其快速嵌入式二極管在硬開關(guān)和軟開關(guān)性能上有明顯改進(jìn),還能提高系統(tǒng)的堅固性。該系列產(chǎn)品主要應(yīng)用于電信數(shù)據(jù)中心、太陽能及儲能系統(tǒng)等領(lǐng)域,為這些場景的高效能量管理提供了有力支持。
M9 VS M6
與M6系列相比,M9系列導(dǎo)通壓降和開關(guān)速度更快,更適合高速軟開關(guān)和硬開關(guān)應(yīng)用,如通信電源、高效率的服務(wù)器電源及光伏儲能,電壓等級包括250V、600V、650V。
下圖是M9在400V、輸入1500W的PFC應(yīng)用測試結(jié)果。在40-45mΩ情況下,M9在整個曲線上的效率比M5、M6及競爭對手均有明顯提升。

K6系列
800–950V MDmesh K6系列超結(jié)MOSFET專為高壓應(yīng)用場景打造。該系列非常適用于LED照明應(yīng)用以及基于反激拓?fù)涞妮o助開關(guān)電源(SMPS)。在800V電壓范圍內(nèi),它擁有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的導(dǎo)通電阻(RDS(on)),能幫助設(shè)計師提升系統(tǒng)功率密度,實現(xiàn)更緊湊的解決方案。應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋照明、輔助SMPS以及電能計量(e-metering)等場景,為這些高壓應(yīng)用提供了高效的器件選擇。
相比K5系列,K6系列導(dǎo)通電阻(RDS(on))降低了60%(從630mΩ降至220mΩ),能實現(xiàn)更緊湊的解決方案,還可降低電路板高度。在閾值電壓(VGS(th))上,K6系列的驅(qū)動電壓更低、損耗更小且公差更嚴(yán)。而在柵極電荷(Qg)方面,K6系列表現(xiàn)更優(yōu),能帶來更高的效率和更低的功率損耗。
如下圖,在75W的反激電源測試中,負(fù)載范圍20%-100%情況下,K6都可提供0.5%-1%的提升。同為DPACK封裝情況下,K5可實現(xiàn)630mΩ阻抗,K6可實現(xiàn)240mΩ阻抗,器件阻抗更小,功率密度和效率更高。

充電樁與儲能領(lǐng)域的全鏈路支撐
ST為充電樁和儲能場景中提供豐富的高壓MOSFET產(chǎn)品,包括PFC的AC/DC、DC/DC軟開關(guān)應(yīng)用,以及輔助電源中的反激應(yīng)用,涵蓋電動汽車充電站(4-30kW)、可再生能源發(fā)電與儲能(0.5-11kW)場景的系統(tǒng)解決方案。

PFCAC/DC轉(zhuǎn)換器通常為硬開關(guān),對應(yīng)產(chǎn)品為M5系列和最新的、效率更高的M9系列。
DC/DC軟開關(guān)對應(yīng)產(chǎn)品是目前大量量產(chǎn)的DM6系列。ST還推出了DM9系列,開關(guān)速度更高,效率更高。
在反激應(yīng)用中,充電樁、光伏及各種儲能系統(tǒng)都需要輔助電源,可選擇950V1000V1200V的K5系列,以及最新的效率更高、封裝更小的800V K6系列。
ST以豐富的產(chǎn)品矩陣、領(lǐng)先的性能參數(shù)與多元的封裝選項,構(gòu)建了從工業(yè)到汽車領(lǐng)域的高壓MOSFET全場景解決方案。從M9/DM9系列的低品質(zhì)因數(shù)、高可靠性,到K6系列的導(dǎo)通電阻突破,每一次技術(shù)升級都精準(zhǔn)匹配行業(yè)對效率、緊湊性與穩(wěn)定性的需求。未來,ST將持續(xù)深耕高壓MOSFET創(chuàng)新,以更優(yōu)產(chǎn)品賦能新能源、智能汽車與工業(yè)數(shù)字化,為全球功率半導(dǎo)體高質(zhì)量發(fā)展注入動力。
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原文標(biāo)題:從數(shù)據(jù)中心到電動汽車:意法半導(dǎo)體高壓MOSFET的高效能量轉(zhuǎn)換之路(文末有福利)
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