onsemi NXVF6532M3TG01 650V EliteSiC H桥功率模块技术解析

描述

安森美 (onsemi) NXVF6532M3TG01 650V EliteSiC H桥功率MOSFET模块专为汽车及工业环境中要求严苛的功率转换应用而设计。安森美 (onsemi) NXVF6532M3TG01采用先进的碳化硅(SiC)技术,具备卓越的效率、快速开关能力和强大的热性能。 该模块集成四个32mΩ 的SiC MOSFET,采用H桥配置,极其适合车载充电器(OBC)、直流-直流转换器及电动汽车(EV)动力总成系统应用。 该器件采用紧凑型APM16封装,集成温度传感功能,支持大功率密度及可靠的热管理。 NXVF6532M3TG01符合AEC-Q101/Q200及AQG324认证要求,在严苛工作环境下可确保汽车级的可靠性与性能。

数据手册;*附件:onsemi NXVF6532M3TG01 650V EliteSiC H桥功率MOSFET数据手册.pdf

特性

  • 650V 32mΩ SiC MOSFET模块,采用Al2O3~~ ~~DBC
  • 带SIP的H桥模块,用于车载充电器(OBC)
  • 爬电/间隙距离符合IEC60664-1、IEC 60950-1标准
  • 紧凑型设计,实现低模块总电阻
  • 模块序列化,确保全程可追溯
  • 汽车级功率模块16(APM16)封装,尺寸为40.10mm×21.90mm×4.50mm,间距1.90mm,外壳型号829AA
  • 阻燃等级:UL 94V-0
  • 无铅,符合RoHS标准
  • 符合AEC-Q101/Q200和AQG324车规级标准

引脚配置和原理图

功率MOSFET

尺寸

功率MOSFET

onsemi NXVF6532M3TG01 650V EliteSiC H桥功率模块技术解析

1. 产品概述

NXVF6532M3TG01‌是onsemi推出的650V/32mΩ EliteSiC H桥功率MOSFET模块,专为新能源汽车车载充电器(OBC)设计。该模块采用Al2O3 DBC基板和SIP封装技术,具备完整的H桥拓扑结构,可直接应用于PFC和DC-DC转换器场景。产品通过AEC-Q101/Q200和AQG324汽车级认证,确保在严苛的汽车电子环境中稳定工作。

2. 核心特性分析

2.1 电气性能优势

  • 耐压等级‌:650V Drain-to-Source Voltage (VDSS),适用于400V母线电压系统
  • 低导通电阻‌:典型值32mΩ@18V VGS,在175℃高温下仅增加至49mΩ
  • 高电流能力‌:连续漏极电流31A(TC=25℃),脉冲电流高达165A
  • 工作结温‌:-55℃至+175℃宽温度范围

2.2 结构设计特点

  • 紧凑型封装‌:40.10×21.90×4.50mm尺寸,优化热管理和空间布局
  • 集成NTC‌:内置10kΩ负温度系数热敏电阻,提供精确的温度监测
  • 增强绝缘‌:符合IEC60664-1、IEC 60950-1爬电距离要求

3. 关键参数深度解析

3.1 静态特性

栅极驱动特性‌:

  • 推荐栅源工作电压:-3V至+18V(TJ≤175℃)
  • 阈值电压VGS(TH):2.6V典型值(7.5mA测试条件)
  • 栅极电阻RG:5Ω典型值,影响开关速度

导通性能表现‌:
在15A负载条件下,不同栅极电压的导通电阻表现:

  • VGS=18V:32mΩ@25℃
  • VGS=16V:显著上升至更高阻值
  • VGS≤12V:导通能力急剧下降

3.2 动态特性

开关性能参数‌(VDS=400V, ID=15A, RG=4.7Ω):

参数25℃典型值175℃典型值单位
开启延时 td(ON)9.0ns8.4nsns
上升时间 tr7.6ns6.0nsns
关断延时 td(OFF)27.6ns33.2nsns
下降时间 tf7.6ns9.2nsns

开关损耗分析‌:

  • 开启损耗EON:12.8mJ@25℃
  • 关断损耗EOFF:22.7mJ@25℃
  • 总开关损耗Etot:35.5mJ@25℃

3.3 体二极管特性

反向恢复性能‌:

  • 反向恢复时间tRR:17.6ns
  • 反向恢复电荷QRR:91.1nC
  • 峰值恢复电流IRRM:10A

4. 热管理设计指导

4.1 热阻参数

  • 结壳热阻RθJC‌:最大值2.3℃/W
  • 结散热阻RθJS‌:典型值2.43℃/W(基于3mm铝散热器模拟)

4.2 散热建议

  • 建议使用导热系数3.0W/mK的导热界面材料
  • 散热器厚度建议≥38mm的Al-360压铸材料
  • 最大功耗PD:65.2W(无开关损耗条件)

5. 应用设计要点

5.1 栅极驱动设计

驱动电压选择‌:

  • 最佳性能‌:推荐使用18V开启,-3V关断
  • 平衡考虑‌:16V开启时导通电阻略有增加,但可靠性更优
  • 避免过驱动‌:VGS超过22V可能造成永久损坏

5.2 保护电路设计

过压保护‌:

  • 绝对最大栅源电压:-8/+22V
  • 雪崩能量EAS:139mJ@16.7A
  • 安全操作区需严格限制在规格范围内

5.3 布局建议

  • 电源引脚(Pin 4)需就近布置去耦电容
  • 栅极驱动回路应尽可能短,减小寄生电感
  • 相位输出引脚(Pin 1, Pin 13)布线需考虑大电流承载能力

6. 在OBC系统中的典型应用

6.1 PFC级应用

利用H桥拓扑实现图腾柱PFC,充分发挥SiC器件的高频优势:

  • 开关频率可提升至100kHz以上
  • 效率提升至98%以上
  • 功率密度显著提高

5.2 DC-DC级应用

在LLC谐振转换器中作为开关器件:

  • 利用低Qg(58nC典型值)实现快速开关
  • 零电压开关(ZVS)降低开关损耗
  • 适应宽输出电压范围需求

7. 测试验证要点

7.1 关键参数验证

  • 导通电阻‌:在15A电流下测试不同温度点的RDS(on)
  • 开关损耗‌:使用双脉冲测试验证EON、EOFF
  • 热性能‌:通过热成像验证实际散热效果

8. 可靠性保障措施

8.1 质量认证

  • 符合AEC-Q101标准(分立半导体)
  • 符合AEC-Q200标准(无源元件)
  • 通过AQG324认证(功率模块)

8.2 生产追溯

  • 模块序列化实现全生命周期追溯
  • 无铅工艺,符合RoHS和UL94V-0标准
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