探索 onsemi NVXK2VR80WXT2：SiC 功率 MOSFET 模块的卓越性能

在电动汽车（xEV）应用领域，车载充电器（OBC）的性能至关重要，而功率 MOSFET 模块作为其中的核心组件，其性能直接影响着整个系统的效率和可靠性。今天，我们就来深入了解一下 onsemi 的 NVXK2VR80WXT2，一款专为 xEV 应用的 OBC 设计的碳化硅（SiC）3 - 相桥功率模块。

文件下载：onsemi NVXK2VR80WxT2碳化硅 (SiC) 模块.pdf

1. 产品概述

NVXK2VR80WXT2 是一款 DIP 封装的碳化硅 3 - 相桥功率模块，适用于 xEV 应用的车载充电器。它具有 1200V 的耐压能力，在 20V 时的最大导通电阻（RDS(on)）为 116mΩ，最大连续漏极电流（ID）可达 31A。该模块符合多项标准，如 IEC 60664 - 1、IEC 60950 - 1 的爬电距离和电气间隙要求，同时满足 AEC - Q101 和 AQG324 的汽车级认证，并且是无铅、符合 ROHS 和 UL94V - 0 标准的产品。
 

SiC MOSFET三相桥式模块

2. 产品特性亮点

2.1 紧凑设计

紧凑的设计使得模块的总电阻较低，有助于减少功率损耗，提高系统效率。这对于空间有限的车载充电器应用来说尤为重要。

2.2 可追溯性

模块具备序列化功能，实现了完全可追溯性。这在汽车电子领域非常关键，方便在生产、测试和售后过程中对产品进行质量管控和故障排查。

2.3 环保合规

产品无铅，符合 ROHS 和 UL94V - 0 标准，不仅满足环保要求，还能确保在各种应用环境下的安全性。

2.4 汽车级认证

通过 AEC - Q101 和 AQG324 认证，证明了该模块在汽车应用中的可靠性和稳定性，能够适应汽车电子系统的严苛工作条件。

3. 关键参数解读

3.1 最大额定值

参数	符号	值	单位
漏源电压	VDss	1200	V
栅源电压	VGs	+25 / -15	V
推荐栅源电压工作值（T≤175°）	VGSop	+20 / -5	V
连续漏极电流（Tc = 25℃）	ID	31	A
功率耗散	PD	208	W
脉冲漏极电流（Tc = 25℃）	IDM	153	A
单脉冲浪涌漏极电流能力（Tc = 25℃，tp = 10us，RG = 4.7Ω）	IDsc	425	A
工作结温	TJ	-55 至 175	℃
存储温度	Tstg	-40 至 125	℃
源极电流（体二极管）	Is	18	A
单脉冲漏源雪崩能量	EAS	180	mJ

这些参数为工程师在设计电路时提供了重要的参考依据，确保模块在安全的工作范围内运行。例如，工作结温和存储温度范围决定了模块能够适应的环境条件，而各种电流和电压额定值则限制了模块的功率处理能力。

3.2 热特性

参数	符号	典型值	最大值	单位
结到壳热阻	ReJC	0.56	0.72	℃/W
结到散热器热阻	RθJs	0.98	1.14	℃/W

热特性参数对于模块的散热设计至关重要。较低的热阻意味着模块能够更有效地将热量散发出去，从而保证其在高功率运行时的稳定性和可靠性。在实际设计中，工程师需要根据这些热阻参数选择合适的散热方案，如散热器的尺寸和材料等。

4. 引脚说明

NVXK2VR80WXT2 共有 32 个引脚，不同引脚具有不同的功能，如栅极引脚（G1 - G6）用于控制相应的 MOSFET 开关，源极引脚（S1 - S6）提供电流通路，还有电源正负极引脚（B +、B -）和三相输出引脚（PH1 - PH3）等。此外，还有 NTC 引脚用于温度监测。了解引脚功能对于正确连接和使用模块至关重要，工程师在进行电路设计时需要仔细参考引脚说明，确保各引脚连接正确，避免因引脚连接错误导致模块损坏或系统故障。

5. 电气特性

5.1 关断特性

• 漏源击穿电压（V(BR)DSS）：在 VGS = 0V，ID = 1mA 时为 1200V，这表明模块能够承受较高的反向电压。
• 零栅压漏极电流（IDSS）：在 TJ = 25℃ 时为 100μA，TJ = 175℃ 时为 1mA，随着温度升高，漏极电流会有所增加。
• 栅源泄漏电流（IGSS）：在 VGS = +25 / -15V，VDS = 0V 时为 ±1μA，较小的泄漏电流有助于降低功耗。

5.2 导通特性

• 栅极阈值电压（VGs(TH)）：在 VGs = Vos，ID = 5mA 时，范围为 1.8 - 4.3V。
• 推荐栅极电压（VGOP）：范围为 -5 至 +20V。
• 漏源导通电阻（RDS(on)）：在 VGs = 20V，Io = 20A，TJ = 25℃ 时为 80 - 116mΩ，TJ = 175℃ 时为 150mΩ，导通电阻会随温度升高而增大。
• 正向跨导（gFs）：在 VDs = 20V，ID = 20A 时为 11S，反映了栅极电压对漏极电流的控制能力。

5.3 电荷、电容和栅极电阻

• 输入电容（Ciss）：在 VGs = 0V，f = 1MHz，VDs = 800V 时为 1154pF。
• 输出电容（Coss）：值为 79pF。
• 反向传输电容（CRSS）：值为 7.9pF。
• 总栅极电荷（QG(TOT)）：在 VGS = -5 / 20V，VDS = 600V，ID = 20A 时为 56nC。
• 阈值栅极电荷（QG(TH)）：为 10nC。
• 栅源电荷（QGS）：为 18nC。
• 栅漏电荷（QGD）：为 11nC。
• 栅极电阻（RG）：在 VGS = 0V，f = 1MHz 时为 1.2Ω。

这些电气特性参数反映了模块在不同工作状态下的性能表现，工程师在设计电路时需要根据具体应用需求合理选择和优化这些参数，以实现最佳的系统性能。

5.4 电感开关特性

• 开通延迟时间（td(ON)）：为 12ns。
• 上升时间（tr）：为 12ns。
• 关断延迟时间（td(OFF)）：为 21ns。
• 下降时间（tf）：为 9ns。
• 开通开关损耗（EON）：为 135mJ。
• 关断开关损耗（EOFF）：为 46mJ。
• 总开关损耗（Etot）：为 181mJ。

开关特性参数对于模块在高频开关应用中的性能至关重要。较短的开关时间和较低的开关损耗能够提高系统的效率和开关频率，从而减小系统的体积和重量。

5.5 漏源二极管特性

• 连续漏源二极管正向电流（IsD）：在 VGs = -5V，TJ = 25℃ 时为 31A。
• 脉冲漏源二极管正向电流（IsDM）：在 VGs = -5V，TJ = 25℃ 时为 153A。
• 正向二极管电压（VsD）：在 Vs = -5V，IsD = 10A，TJ = 25℃ 时为 3.9V。
• 反向恢复时间（tRR）：为 16.2ns。
• 峰值反向恢复电流（IRRM）：为 7.6A。
• 反向恢复能量（EREC）：为 4.1mJ。
• 反向恢复电荷（QRR）：为 61.6nC。

漏源二极管的特性对于模块在反向导通时的性能有重要影响。较短的反向恢复时间和较低的反向恢复能量能够减少二极管的反向恢复损耗，提高系统的效率。

6. 典型特性曲线

文档中还提供了一系列典型特性曲线，如导通区域特性、归一化导通电阻与漏极电流和栅极电压的关系、导通电阻随温度的变化、导通电阻与栅源电压的关系、传输特性、二极管正向电压与电流的关系、栅源电压与总电荷的关系、电容与漏源电压的关系、无钳位电感开关能力、最大连续漏极电流与壳温的关系、安全工作区和单脉冲最大功率耗散等。这些曲线直观地展示了模块在不同工作条件下的性能变化趋势，工程师可以根据这些曲线进一步优化电路设计，确保模块在各种工况下都能稳定可靠地工作。

7. 机械尺寸和订购信息

模块采用 APM32 封装，尺寸为 44.00x28.80x5.70mm。订购时，每管装 10 个。了解机械尺寸对于 PCB 布局和外壳设计非常重要，确保模块能够正确安装在系统中。

总结

onsemi 的 NVXK2VR80WXT2 碳化硅功率 MOSFET 模块凭借其卓越的性能、丰富的特性和严格的认证标准，为 xEV 应用的车载充电器设计提供了一个优秀的解决方案。作为电子工程师，在设计过程中，我们需要充分理解和利用模块的各项参数和特性，结合具体的应用需求，进行合理的电路设计和散热设计，以实现系统的高效、可靠运行。同时，也要关注模块的典型特性曲线，根据实际工作条件进行优化，确保模块在各种工况下都能发挥最佳性能。大家在使用这款模块的过程中，有没有遇到过什么有趣的问题或者独特的设计思路呢？欢迎在评论区分享交流。