解析 APM16 系列中的 Boost 轉(zhuǎn)換器級：為多相和半橋無橋 PFC 注入新活力
解析 APM16 系列中的 Boost 轉(zhuǎn)換器級：為多相和半橋無橋 PFC 注入新活力
在電子設(shè)備的設(shè)計中，電源管理模塊性能對系統(tǒng)的整體效率、穩(wěn)定性起著關(guān)鍵作用。特別是在電動汽車和插電式混合動力汽車（EV / PHEV）的車載充電器（OBC）領(lǐng)域，一款出色的 Boost 轉(zhuǎn)換器級的重要性不言而喻。ON Semiconductor 的 APM16 系列中的 Boost 轉(zhuǎn)換器級，就是專門為滿足這些嚴苛需求而設(shè)計的產(chǎn)品。下面，讓我們深入了解其詳細特性。
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產(chǎn)品概述
APM16 系列的 Boost 轉(zhuǎn)換器級采用了集成式 SIP 或 DIP 功率模塊，專為 EV 或 PHEV 的車載充電器（OBC）打造。它具備諸多優(yōu)勢，能夠助力設(shè)計出小型、高效且可靠的系統(tǒng)，從而降低車輛的燃油消耗和二氧化碳排放。
產(chǎn)品特性
電氣隔離與安全設(shè)計
- 該模塊采用 5 kV/1 sec 電氣隔離基板，不僅方便組裝，還能有效保障電氣安全。其爬電距離和電氣間隙符合 IEC60664 - 1 和 IEC 60950 - 1 標(biāo)準，為用戶提供了可靠的電氣絕緣性能。
- 所有材料均符合 UL 可燃性等級 94V - 0 標(biāo)準，并且整個功率模塊 100% 無鉛，符合 RoHS 指令（2000/53/C 指令），體現(xiàn)了其在環(huán)保和安全方面的高標(biāo)準。
緊湊設(shè)計與可追溯性
- 緊湊的設(shè)計使得模塊的總電阻較低，有助于提高系統(tǒng)效率。同時，模塊支持序列化，方便進行全面的追溯，為生產(chǎn)和質(zhì)量控制提供了便利。
- 符合汽車級標(biāo)準（AEC Q101 和 AQG324 指南），確保了產(chǎn)品在汽車環(huán)境中的可靠性和穩(wěn)定性。
碳化硅二極管提升性能
采用碳化硅（SiC）二極管，有效改善了模塊的性能，提高了系統(tǒng)的效率和響應(yīng)速度。
應(yīng)用場景
主要應(yīng)用于 PHEV 或 EV 車載充電器的 PFC（功率因數(shù)校正）階段，為充電器提供高效的功率轉(zhuǎn)換，提升整個充電系統(tǒng)的性能。
產(chǎn)品型號與訂購信息
型號差異
| 產(chǎn)品型號 | 產(chǎn)品描述 | 封裝 | 引腳成型 | DBC 材料 | 無鉛及 RoHS 合規(guī) | 工作溫度范圍 | 包裝方式 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| FAM65CR51ADZ1 | 適用于特定應(yīng)用的功率模塊 | APM16 - CDA | Y - 形 | Al?O? | 是 | -40°C ~ 125°C | 管裝 |
| FAM65CR51ADZ2 | 適用于特定應(yīng)用的功率模塊 | APM16 - CDB | L - 形 | Al?O? | 是 | -40°C ~ 125°C | 管裝 |
訂購說明
詳細的訂購、標(biāo)記和運輸信息可在數(shù)據(jù)手冊的第 2 頁找到。
引腳配置與描述
| 引腳編號 | 引腳名稱 | 引腳描述 |
|---|---|---|
| 1, 2 | AC1 | PFC 橋的第 1 相支路 |
| 3 | NC | 未連接 |
| 4 | NC | 未連接 |
| 5, 6 | B + | 正電池端子 |
| 7, 8 | Q1 Source | Q1 的源極端子 |
| 9 | Q1 Gate | Q1 的柵極端子 |
| 10 | Q2 Gate | Q2 的柵極端子 |
| 11, 12 | Q2 Source | Q2 的源極端子 |
| 13 | NC | 未連接 |
| 14 | NC | 未連接 |
| 15, 16 | AC2 | PFC 橋的第 2 相支路 |
電氣特性
MOSFET 特性
| 符號 | 參數(shù) | 條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| BVDSS | 漏源擊穿電壓 | (ID = 1 mA, V{GS} = 0 V) | 650 | - | - | V |
| VGS(th) | 柵源閾值電壓 | (V{GS} = V{DS}, I_D = 3.3 mA) | 3.0 | - | 5.0 | V |
| RDS(ON) Q1 | Q1 低側(cè) MOSFET | (V_{GS} = 10 V, I_D = 20 A) | - | 44 | 51 | mΩ |
| RDS(ON) Q2 | Q2 低側(cè) MOSFET | - | - | 44 | 51 | mΩ |
| RDS(ON) Q1 | Q1 低側(cè) MOSFET | (V_{GS} = 10 V, I_D = 20 A, T_J = 125°C) | - | 79 | - | mΩ |
| RDS(ON) Q2 | Q2 低側(cè) MOSFET | - | - | 79 | - | mΩ |
| gFs | 正向跨導(dǎo) | (V_{DS} = 20 V, I_D = 20 A) | - | 30 | - | S |
| IGSS | 柵源泄漏電流 | (V{GS} = ± 20 V, V{DS} = 0 V) | -100 | - | +100 | nA |
| IDSS | 漏源泄漏電流 | (V{DS} = 650 V, V{GS} = 0 V) | - | - | 10 | μA |
動態(tài)特性
| 符號 | 參數(shù) | 條件 | 數(shù)值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|
| Ciss | 輸入電容 | (V{DS} = 400V, V{GS} = 0V, f = 1 MHz) | 4864 | pF |
| Coss | 輸出電容 | - | 109 | pF |
| Crss | 反向傳輸電容 | - | 16 | pF |
| (C_{oss }(eff)) | 有效輸出電容 | (V{DS} = 0 to 520V, V{GS} = 0V) | 652 | pF |
| Rg | 柵極電阻 | (f = 1 MHz) | 2 | Ω |
| Qg(tot) | 總柵極電荷 | (V_{DS} = 380 V) | 123 | nC |
| Qgs | 柵源柵極電荷 | (ID = 20 A, V{GS} = 0 to 10V) | 37.5 | nC |
| Qgd | 柵漏“米勒”電荷 | - | 49 | nC |
開關(guān)特性
| 符號 | 參數(shù) | 條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| t_on | 導(dǎo)通時間 | (V_{DS} = 400 V) | - | 87 | - | ns |
| t_d(on) | 導(dǎo)通延遲時間 | (ID = 20 A, V{GS} = 10 V, R_G = 4.7 Ohm) | - | 47 | - | ns |
| t_r | 導(dǎo)通上升時間 | - | - | 43 | - | ns |
| t_off | 關(guān)斷時間 | - | - | 146 | - | ns |
| t_d(off) | 關(guān)斷延遲時間 | - | - | 118 | - | ns |
| t_f | 關(guān)斷下降時間 | - | - | 29 | - | ns |
體二極管特性
| 符號 | 參數(shù) | 條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VSD | 源漏二極管電壓 | (I{SD} = 20 A, V{GS} = 0 V) | 0.95 | - | - | V |
| Trr | 反向恢復(fù)時間 | (V_{DS} = 520 V, I_D = 20 A) | 133 | - | - | ns |
| Qrr | 反向恢復(fù)電荷 | (dI/dt = 100 A/μs) | 669 | - | - | nC |
升壓二極管特性
絕對最大額定值
| 符號 | 參數(shù) | 額定值 | 單位 |
|---|---|---|---|
| VRRM | 重復(fù)峰值反向電壓 | 650 | V |
| EAS | 雪崩能量（17 A, 1 mH） | 144 | mJ |
| IF | 連續(xù)整流正向電流（(T_C < 148°C)） | 30 | A |
| IF,MAX | 非重復(fù)正向浪涌電流（(T_C = 25°C, 10 μs)） | 1100 | A |
| IF,MAX | 非重復(fù)正向浪涌電流（(T_C = 150°C, 10 μs)） | 1000 | A |
| FSM | 非重復(fù)峰值浪涌電流（正弦半波，(Tp = 8.3 ms)） | 110 | A |
| PD | 功率耗散（(T_C = 25°C)） | 65 | W |
| TJ | 最大結(jié)溫 | -55 to +175 | °C |
| Tc | 最大殼溫 | -40 to +125 | °C |
| TSTG | 存儲溫度 | -40 to +125 | °C |
電氣規(guī)格
| 符號 | 參數(shù) | 測試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VDC | DC 阻斷電壓 | (I_R = 200 μA, T_C = 25°C) | 650 | - | - | V |
| VF | 瞬時正向電壓 | (I_F = 30A, T_C = 25°C) | - | 1.38 | 1.7 | V |
| (T_C = 125°C) | - | 1.6 | 2.0 | V | ||
| (T_C = 175°C) | - | 1.72 | 2.4 | V | ||
| IR | 反向電流 | (T_C = 125°C) | 1.0 | 80 | μA | |
| (T_C = 175°C) | 2.0 | 160 | μA | |||
| Qc | 總電容電荷 | (V_R = 400 V, T_C = 25°C) | - | 43 | - | nC |
| C | 總電容 | (V_R = 1V, f = 100 kHz) | - | 1280 | - | pF |
| (V_R = 200 V, f = 100 kHz) | - | 139 | - | pF | ||
| (V_R = 400 V, f = 100 kHz) | - | 108 | - | pF |
熱阻與隔離特性
熱阻
| 參數(shù) | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|
| RθJC（每個 MOSFET 芯片） | - | 0.47 | 0.66 | °C/W |
| RθJS（每個 MOSFET 芯片） | - | 0.95 | - | °C/W |
| RθJC（每個二極管芯片） | - | 1.78 | 2.3 | °C/W |
| RθJS（每個二極管芯片） | - | 3.10 | - | °C/W |
隔離特性
在測試電壓下，基板與控制引腳或電源端子之間的隔離電阻：當(dāng) (V_{AC} = 5 kV, 50 Hz) 時，隔離電阻為 100MΩ。
機械尺寸
APMCD - A16 / 12LD
| 尺寸 | 最小值（mm） | 標(biāo)稱值（mm） | 最大值（mm） |
|---|---|---|---|
| A2 | 4.30 | 4.50 | 4.70 |
| b | 0.45 | 0.50 | 0.60 |
| b2 | 1.15 | 1.20 | 1.30 |
| C | 0.45 | 0.50 | 0.60 |
| D | 39.90 | 40.10 | 40.30 |
| E | 33.80 | 34.30 | - |
| E1 | 21.70 | 21.90 | - |
| E2 | 12.10 | 12.30 | 12.50 |
| e | 1.478 | 1.778 | 2.078 |
| e1 | 2.20 | - | 2.80 |
| L | 12.10 | 12.40 | 12.70 |
| L1 | 4.80 REF | - | - |
| L2 | 7.30 | 7.60 | 7.90 |
| q | 36.85 | 37.10 | 37.35 |
| S | 3.159 REF | - | - |
| ?A | 3.00 | 3.20 | 3.40 |
APMCD - B16 / 12LD
| 尺寸 | 最小值（mm） | 標(biāo)稱值（mm） | 最大值（mm） |
|---|---|---|---|
| A2 | 4.30 | 4.50 | 4.70 |
| b | 0.45 | 0.50 | 0.60 |
| b2 | 1.15 | 1.20 | 1.30 |
| C | 0.45 | 0.50 | 0.60 |
| D | 39.90 | 40.10 | 40.30 |
| E | 26.20 | 26.70 | 27.20 |
| E1 | 21.70 | 21.90 | 22.10 |
| E2 | 12.10 | 12.30 | 12.50 |
| e | 1.478 | 1.778 | 2.078 |
| e1 | 2.20 | 2.50 | 2.80 |
| L | 9.20 | 9.55 | 9.90 |
| L1 | 4.70 | 5.05 | 5.40 |
| q | 36.85 | 37.10 | 37.35 |
| S | 3.159 REF | - | - |
| ?A | 3.00 | 3.20 | 3.40 |
總結(jié)
ON Semiconductor 的 APM16 系列 Boost 轉(zhuǎn)換器級功率模塊憑借其集成化設(shè)計、出色的電氣性能、良好的熱特性以及符合汽車級標(biāo)準等特點，為 EV 和 PHEV 的車載充電器 PFC 階段提供了一個可靠的解決方案。在實際應(yīng)用中，工程師們可以根據(jù)具體的設(shè)計需求，合理選擇合適的型號，并結(jié)合其電氣和機械特性進行優(yōu)化設(shè)計。大家在使用這款模塊時，有沒有遇到過什么特別的問題或者有什么獨特的應(yīng)用經(jīng)驗?zāi)?？歡迎在評論區(qū)分享。
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