英飞凌双栅极MOSFET 80V 48V开关板：技术解析与应用前景

在现代电力电子领域，MOSFET（金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管）是不可或缺的关键元件。英飞凌推出的双栅极MOSFET 80V 48V开关板，凭借其独特的性能和设计，为电子工程师们带来了新的解决方案。今天，我们就来深入探讨这款产品的技术特点、应用场景以及实际表现。

文件下载：Infineon Technologies DG_48V_SWITCH_KIT 评估板.pdf

技术对比：双栅极MOSFET的优势凸显

SOA和RDSON对比

在功率器件的评估中，安全工作区（SOA）和导通电阻（RDSON）是两个重要的指标。通过对比IAUTNO8S5N012L双栅极 80V OptiMOSTM 5沟槽技术、IAUT300N08S5N011标准 80V OptiMOSTM 5沟槽技术和IPB80N08S2 - 07标准 80V OptiMOSTM平面技术这三款产品，我们可以清晰地看到双栅极MOSFET的优势。

产品型号	SOA 1 ms at max Vos. Tc = 25°C	RpsoN at VGs = 10V, T = 25°C	封装尺寸
IAUTNO8S5N012L 双栅极 80V OptiMOSTM 5 沟槽技术	14A(线性MOSFET)	1.15mΩ(线性和导通MOSFET)	TOLL (10x12x2.3 mm)
IAUT300N08S5N011 标准 80V OptiMOSTM 5 沟槽技术	1.7A	1.10mΩ	TOLL (10x12x2.3 mm³)
IPB80N08S2 - 07 标准 80V OptiMOSTM 平面技术	14A	7.1mΩ	D2PAK(15x11x4.4mm³)

双栅极MOSFET在SOA方面表现出色，能够承受高达14A的电流，同时保持较低的导通电阻，这意味着在高功率应用中，它能够更有效地降低功耗，提高系统效率。而且，其较小的封装尺寸也为设计人员节省了宝贵的电路板空间。

SOA和传输特性对比

在与标准OptiMOSTM 5的对比中，双栅极线性FET OptiMOSTM 5的优势更加明显。从SOA对比图中可以看出，双栅极（线性FET）在高VDSI时的安全工作区显著增大，这使得它能够应用于一些对电流和电压要求较高的场景，如浪涌电流限制、短路钳位和慢速开关等。

在传输特性方面，双栅极（线性FET）由于具有较低的跨导和工艺变化，提高了电流精度，并且能够在线性模式下实现并联操作，这为设计更加灵活和高效的电路提供了可能。这让我们不禁思考，在实际设计中，如何充分利用这些特性来优化我们的电路性能呢？

应用领域：多样化场景的解决方案

电容器充电

在电容器充电应用中，双栅极MOSFET展现出了独特的优势。通过根据传输特性调整VGS，可以实现LINFET电流限制，采用脉冲式电容器充电来限制自发热。当电容器充满电后，ONFET可以导通，以最小化稳态损耗。这种设计不仅提高了充电效率，还减少了能量损耗，降低了系统成本。与传统的使用功率电阻进行预充电的方式相比，双栅极MOSFET无需单独的预充电电路，能够加速电容器充电过程，为系统设计带来了更多的灵活性。

短路钳位

在短路钳位应用中，双栅极MOSFET同样表现出色。DC可以限制VDS电压，避免雪崩效应（无热载流子注入），使MOSFET工作在线性模式下，以耗散电感能量。LINFET允许在线性模式下通过更高的电流，为钳位电路设计提供了更大的灵活性。通过灵活控制PWM和开关速度，可以有效地应对短路情况，保护电路安全。

产品实例：48V开关板的详细解析

产品概述

英飞凌的双栅极48V开关板（单向）是一款专门为48V断开开关应用设计的产品，适用于功率分配、电池管理、电加热催化剂等领域。该开关板采用了英飞凌的多种组件，包括双栅极MOSFET IAUTN08S5N012L（80V，最大RDS(on) 1.15 mΩ）、续流MOSFET IAUT300N08S5N012和48V高端驱动器2ED4820 - EM。

系统优势

这款开关板具有诸多优势。它支持使用双栅极MOSFET进行快速脉冲式电容器充电，无需单独的预充电路径，从而降低了系统成本。同时，它还具备主动钳位功能，能够耗散电缆线束中的电感能量。双栅极MOSFET工作在线性模式而非雪崩模式，提高了短路鲁棒性和漏源电压钳位精度。

电路设计

从简化的原理图中，我们可以看到该开关板的电路设计非常巧妙。在钳位电路中，使用齐纳二极管DC将VDS限制在68V，采用BJT电路优化钳位速度和高VDS钳位精度，同时使用反向二极管DR避免反向电流。在电容器充电电路中，通过齐纳二极管DGC将栅极电压限制在5.6V，以限制浪涌电流，并使用22nF电容实现慢速开关，同时通过100Ω电阻将电容器充电电路与钳位电路解耦。

实际表现

通过观察电容器充电和短路钳位的波形图，我们可以看到该开关板在实际应用中的出色表现。在电容器充电过程中，通过脉冲式充电，有效地控制了电流和温度，提高了充电效率。在短路钳位时，能够快速响应，将电压限制在安全范围内，保护了电路元件。

总结与展望

英飞凌的双栅极MOSFET 80V 48V开关板凭借其优异的性能和独特的设计，为电子工程师们提供了一个强大的工具。在各种功率应用中，它能够有效地降低功耗、提高系统效率、增强电路的鲁棒性和可靠性。随着电力电子技术的不断发展，我们相信双栅极MOSFET将会在更多的领域得到应用，为推动行业的发展做出更大的贡献。

对于电子工程师来说，如何在实际设计中充分发挥双栅极MOSFET的优势，是一个值得深入研究的课题。希望本文能够为大家提供一些有益的参考，让我们一起在电子技术的道路上不断探索和创新。