电子爱好者网报道(文/李宁远)从电源转换器到存储器、CPU等各种电子设备的核心部件,到处都离不开MOSFET的应用。作为一种半导体器件,MOSFET既可以接通也可以断开电路。半导体器件需要解决的困难归根结底并不算太麻烦,就是降低损耗以实现更高效率的电转换。因此,合适的功率器件往往能为整个系统带来更加可靠的性能,对于电机系统也是如此。
从终端应用中用于驱动的MOSFET来看,最重要的仍然是用于电机控制的MOSFET。在此应用中,30V-100V 分立MOSFET 是一个庞大且快速增长的市场,特别是对于许多驱动直流电机的拓扑而言。虽然电机驱动中对MOSFET没有硬性要求,但由于电机的频率往往较低,所以在选择控制用MOSFET时仍然有一些考虑因素,如击穿电压、封装等。对于30V电压等级的电机MOSFET -100V,无论是国内还是国外,很多行业厂商的产品都非常具有竞争力。
英飞凌OptiMOS 5 N 沟道MOSFET
欧美系选择了英飞凌的OptiMOS 5系列。这个系列在电机控制方面应该是很有说服力的。该系列不仅实现了更高的功率密度、更低的导通电阻RDS (on) 和更低的品质因数,而且还优化了同步整流以适应电机控制。
全系列在英飞凌给出的导通电阻RDS(on)和品质因数方面比同类产品平均低15%和31%左右,并具有快速切换应用的功能。这样的笼统观点可能并不能令人信服,所以以IPB026N06N为例来看看它的相关技术参数。
作为OptiMOS 5 60V N-MOSFET,IPB026N06N在10V条件下的最大导通电阻RDS(on)仅为2.6m,QG仅为56nC。在该电压等级的MOSFET中,IPB026N06N的导通电阻RDS(on)不仅低15%,而且比同类产品低40%。在导通电阻方面,英飞凌无疑最具优势。同时基于封装限制支持大电流,满足工业应用需求。
OptiMOS 5系列不仅RDS(on)和QG显着低于其他同类产品,而且采用更高的开关频率来实现更高的功率密度。其采用的封装也极大地提高了系统效率并显着降低了电压过冲。在提高效率的同时,也降低了整个系统的成本。
瑞萨电机N 沟道MOSFET
日本人在这里选择了瑞萨。瑞萨作为日本半导体的继承者,在MOSFET的商品化方面拥有极高的可靠性。低导通电阻、低栅极电荷和大电流是电机驱动MOSFET的基本要求,瑞萨的MOSFET在这些指标上也处于领先水平。
瑞萨的N 沟道MOSFET 器件除了具有低导通电阻和高速开关这两个共同特点外,还具有比同类产品更高的鲁棒性和散热能力,可以为电机带来高效驱动和低发热设计。以瑞萨电子的40V系列为例,在T=25C时,40V MOSFET可提供ID 100A的大电流。如此高的电流支持对于工业应用至关重要。
整个40V系列的导通电阻RDS(on)为2.3m-2.75m,栅极电荷QG约为68nC,处于业界领先的低导通电阻和低栅极电荷水平。瑞萨在封装方面更有独到之处。 WPAK通过主板散热,使得小封装WPAK在降低布线电感的同时也能达到D-PAK的输出电流; LFPAK 与D-PAK 类似,但比D-PAK 小。从包装下也能看出瑞萨在细节上花了不少功夫。低栅极电荷带来更高的系统效率并延长运行时间,领先的散热技术进一步压缩散热系统。
华润微电机N沟道MOSFET
华润微电子的MOSFET产品在国内首屈一指。其MOSFET涵盖-100V至1500V的低、中、高压,国内很少有企业能做到。目前,华润微电子在12V至300V电压范围拥有多种产品类型,这是其竞争激烈的应用领域。
40V产品系列中,导通电阻的波动范围有点大。 10V下导通电阻最低典型值为0.9m,最大典型值为15.5m。相应的栅极电荷分别为87.1nC和15nC。如何在栅极电荷和导通电阻之间进行选择取决于具体应用。
这里以最小导通电阻为0.9m的40V MOSFET CRSM010N04L2为例。 CRSM010N04L2可支持100A的大电流。仅从这两个指标来看,对标上面两个是没有问题的。 CRSM010N04L2采用SkyMOS2技术。虽然栅极电荷较高,但并不影响FOM值,仍然优秀。在先进技术的支持下,华润Micro 40V系列还具有高抗雪崩击穿能力,尤其是快速开关特性。华润微电子在成本控制以及工艺和质量控制的改进方面仍然具有很大优势。
概括
在30V-100V这个巨大的MOSFET市场中,厂商之间的竞争非常激烈。他们都有自己的长处,很难区分。但话说回来,没有最好的产品,只有更好的产品。提高电流能力、提高散热性能、降低导通电阻是电机MOSFET永恒的追求。
原标题:30V-100V电机MOSFET核心竞争力——,两高一低
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审稿编辑:唐子红