上海贝岭功率器件在电动轻便摩托车控制器的应用解析

一、 概述

在中国电动两轮车已经成为人们日常生活中必不可少的交通工具。随着电动自行车国家标准的不断改进，电动自行车向着低速、高安全性和长续航里程等方向逐渐演进。与此同时，市场对于高速、智能和长续航的电动轻便摩托车及电动摩托车的热情也不断上升。

功率MOSFET作为电动两轮车控制器的核心器件，其性能决定了控制器系统的整体效率。上海贝岭作为功率MOSFET市场的主要供应商之一，现推出针对电动轻便摩托车控制器的新产品BLP04N11，该器件针对电摩控制器应用特点，优化器件击穿电压和降低开关及导通损耗，助力客户产品迸发更高峰值性能。

二、 电动轻便摩托车控制器应用解析

电动轻便摩托车通常使用锂电池供电，使用电池电压挡位可分为48V、60V及72V，配备的电机额定功率范围在400W~3000W。电动轻便摩托车控制器的核心组成部分之一为功率MOSFET组成的三相全桥逆变电路。逆变电路受MCU的PWM调制及对应的栅极驱动器控制，实现直流到交流的变换，从而驱动无刷电机运转。

图1  电动轻便摩托车控制器拓扑图

三、 贝岭SGT技术平台及BLP04N11器件特点

上海贝岭基于上海积塔最新SGT Gen2平台，研发110V SGT MOSFET器件系列产品，在SGT Gen1平台的基础上，进一步优化屏蔽栅结构，加强终端结构，使得器件具有较低的导通电阻和较高的击穿电压。针对电动轻型摩托车控制器应用中高效开关转换和低导通损耗的应用需求，贝岭BLP04N11对应优化效果如下：

1低导通电阻Rds(on)

提高电动轻型摩托车控制器的能效水平的一个方式是降低器件导通损耗。导通电阻Rds(on) 决定了功率MOSFET在导通器期间内的损耗。在使用相同封装的情况下，贝岭器件相较于市场主流同规格产品，具有更低的导通电阻Rds(on) ，导通损耗的降幅可达5%。

图2 导通电阻Rds(on) 对比

2低FOM值

提高电动轻型摩托车控制器的能效水平的另一个方式是降低开关损耗。对于相同的驱动电路，较低的栅极电荷使得开关速度加快，以降低开关损耗。性能品质因数Figure of Merit （FOM= Rds(on) × Qg，Rds(on) 导通电阻，Qg栅极总电荷），简称FOM值，是MOSFET的一个重要指标，用于评估性能的优劣。在使用相同封装的情况下，贝岭器件相较于市场主流同规格产品，具有相对较低的FOM值。6.5%的降幅可以提高轻型电摩控制器的整体能效和减少器件的负载，可提高控制器的使用寿命。

图3 FOM值对比

3板级温升表现

得益于贝岭BLP04N11产品较低的导通电阻Rds(on)和电荷参数，在轻便电摩控制器额定功率1500 W的稳态带载测试中，与市场主流产品相比整体可减少来4~6%的损耗。若在相同输出功率的情况下，贝岭器件低损耗的特点可以提高电动轻型摩托车的续航里程。若在过温保护点不变的情况下，贝岭器件可以允许客户控制器输出更高功率。

图4 轻型电摩控制器1500W 稳态带载测试 

4抗短路能力

贝岭BLP04N11产品为应对控制器应用中的极端工况，加强器件抗短路能力，可以满足72V锂电电池满电、馈电等不同工作电压下的轻型电摩控制器相间短路的可靠性要求。

图5 母线电压84V下相间短路波形

四、 贝岭功率器件选型方案

上海贝岭功率针对电动自行车、电动轻便摩托车、电动摩托车、电动叉车和轻型低速四轮车控制器应用设计有多条SGT产品线，包含70V、85V、100V、110V和150V等电压等级器件，欢迎垂询！具体型号参考表1。

表1 功率器件选型列表