过去15到20年间,汽车用功率MOSFET已从最初的技术话题发展到蓬勃的商业领域。传统功率模块市场面向的是工业以及可再生能源领域,要求具备高可靠性、长寿命、高品质,而目前为满足新需求,功率元件技术也在不断进步。
过去15到20年间,汽车用功率MOSFET已从最初的技术话题发展到蓬勃的商业领域。选用功率MOSFET是因为其能够耐受汽车电子系统中常遇到的掉载和系统能量突变等引起的瞬态高压现象,且其封装简单,主要采用TO220和TO247封装。同时,电动车窗、燃油喷射、间歇式雨刷和巡航控制等应用已逐渐成为大多数汽车的标配,在设计中需要类似的功率器件。在这期间,随着电机、螺线管和燃油喷射器日益普及,车用功率MOSFET也不断发展壮大。
随着现在各国加大电动汽车等节能产品的推广力度,预计在15~20年以后,纯电动汽车(EV)与混合动力车(HEV)的需求将达到数千万辆。这将会改变功率模块的设计和业界格局。丰田凭借自身的混合动力车引领了功率电子器件封装的进化。其他汽车企业也紧随其后,促使英飞凌、丹佛斯、赛米控、富士电机等企业的封装技术取得了进步。而且,技术的发展给相关市场带来了好处。
传统功率模块市场面向的是工业以及可再生能源领域,要求具备高可靠性、长寿命、高品质。虽然非常高的附加值和少量生产也是追求的对象,但成本压力较小。EV和HEV对于旨在实现大工作温度范围等更高性能参数的研究起到了推动作用。这对于现有的用途应该也具有积极意义。
功率电子行业现在广泛采用铝引线键合技术,这是一种不正常的现象。如果选择能够降低电阻、提高导热率、延长寿命的键合方法,很可能会实现更好的性能。引线键合非常脆弱,可能因热循环、振动、冲击等原因脱落。
与此同时,在如今的汽车配电和电气控制系统中,智能高边开关已是标准构建模块。具备诊断功能的中高电流器件几乎消除了汽车负载管理中所使用的保险丝和可重置断路器。
在配电系统中,单个电路和相关配线受到智能高边开关的保护。在车体、照明和传动系统中,各个负载利用智能器件驱动,这些器件可能包括通过电流检测提供的诊断、带状态反馈的固定参数诊断以及/或者自我保护特性。自治式自我保护几乎已经普及。第一代高电流智能器件具有单通道输出功能,其分立式接口采用主流的封装外形。针对普通车辆的完全实施可能需要几十个高边智能开关。虽然这些开关仍然广泛应用于许多汽车配电中心的选择负载,但是数量较少。为了尽可能降低汽车系统的I/O要求,新型智能功率器件选择包括串行总线接口、多通道输出和软限制可编程性。
然而,OEM架构特定的部件可能具有未知的产品生命周期、潜在的强制性设计更改,或者成为导致无法预见的重新设计的EOL。多通道器件中软功能的集成度越高,则设计的优化程度也越高。然而,更好服务于次级市场的是由多个来源提供且软件复杂性最低的标准化器件。
使用标准化智能功率器件的二级制造商对这些器件具有最高可靠性是能够抱有期望的,因为这些器件完全符合AECQ101标准,其成本仍由多个市场的全球高销量驱动。
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