解析 APM16 系列中的 Boost 转换器级：为多相和半桥无桥 PFC 注入新活力

在电子设备的设计中，电源管理模块性能对系统的整体效率、稳定性起着关键作用。特别是在电动汽车和插电式混合动力汽车（EV / PHEV）的车载充电器（OBC）领域，一款出色的 Boost 转换器级的重要性不言而喻。ON Semiconductor 的 APM16 系列中的 Boost 转换器级，就是专门为满足这些严苛需求而设计的产品。下面，让我们深入了解其详细特性。

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产品概述

APM16 系列的 Boost 转换器级采用了集成式 SIP 或 DIP 功率模块，专为 EV 或 PHEV 的车载充电器（OBC）打造。它具备诸多优势，能够助力设计出小型、高效且可靠的系统，从而降低车辆的燃油消耗和二氧化碳排放。

产品特性

电气隔离与安全设计

• 该模块采用 5 kV/1 sec 电气隔离基板，不仅方便组装，还能有效保障电气安全。其爬电距离和电气间隙符合 IEC60664 - 1 和 IEC 60950 - 1 标准，为用户提供了可靠的电气绝缘性能。
• 所有材料均符合 UL 可燃性等级 94V - 0 标准，并且整个功率模块 100% 无铅，符合 RoHS 指令（2000/53/C 指令），体现了其在环保和安全方面的高标准。

紧凑设计与可追溯性

• 紧凑的设计使得模块的总电阻较低，有助于提高系统效率。同时，模块支持序列化，方便进行全面的追溯，为生产和质量控制提供了便利。
• 符合汽车级标准（AEC Q101 和 AQG324 指南），确保了产品在汽车环境中的可靠性和稳定性。

碳化硅二极管提升性能

采用碳化硅（SiC）二极管，有效改善了模块的性能，提高了系统的效率和响应速度。

应用场景

主要应用于 PHEV 或 EV 车载充电器的 PFC（功率因数校正）阶段，为充电器提供高效的功率转换，提升整个充电系统的性能。

产品型号与订购信息

型号差异

产品型号	产品描述	封装	引脚成型	DBC 材料	无铅及 RoHS 合规	工作温度范围	包装方式
FAM65CR51ADZ1	适用于特定应用的功率模块	APM16 - CDA	Y - 形	Al₂O₃	是	-40°C ~ 125°C	管装
FAM65CR51ADZ2	适用于特定应用的功率模块	APM16 - CDB	L - 形	Al₂O₃	是	-40°C ~ 125°C	管装

订购说明

详细的订购、标记和运输信息可在数据手册的第 2 页找到。

引脚配置与描述

引脚编号	引脚名称	引脚描述
1, 2	AC1	PFC 桥的第 1 相支路
3	NC	未连接
4	NC	未连接
5, 6	B +	正电池端子
7, 8	Q1 Source	Q1 的源极端子
9	Q1 Gate	Q1 的栅极端子
10	Q2 Gate	Q2 的栅极端子
11, 12	Q2 Source	Q2 的源极端子
13	NC	未连接
14	NC	未连接
15, 16	AC2	PFC 桥的第 2 相支路

电气特性

MOSFET 特性

符号	参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
BVDSS	漏源击穿电压	(ID = 1 mA, V{GS} = 0 V)	650	-	-	V
VGS(th)	栅源阈值电压	(V{GS} = V{DS}, I_D = 3.3 mA)	3.0	-	5.0	V
RDS(ON) Q1	Q1 低侧 MOSFET	(V_{GS} = 10 V, I_D = 20 A)	-	44	51	mΩ
RDS(ON) Q2	Q2 低侧 MOSFET	-	-	44	51	mΩ
RDS(ON) Q1	Q1 低侧 MOSFET	(V_{GS} = 10 V, I_D = 20 A, T_J = 125°C)	-	79	-	mΩ
RDS(ON) Q2	Q2 低侧 MOSFET	-	-	79	-	mΩ
gFs	正向跨导	(V_{DS} = 20 V, I_D = 20 A)	-	30	-	S
IGSS	栅源泄漏电流	(V{GS} = ± 20 V, V{DS} = 0 V)	-100	-	+100	nA
IDSS	漏源泄漏电流	(V{DS} = 650 V, V{GS} = 0 V)	-	-	10	μA

动态特性

符号	参数	条件	数值	单位
Ciss	输入电容	(V{DS} = 400V, V{GS} = 0V, f = 1 MHz)	4864	pF
Coss	输出电容	-	109	pF
Crss	反向传输电容	-	16	pF
(C_{oss }(eff))	有效输出电容	(V{DS} = 0 to 520V, V{GS} = 0V)	652	pF
Rg	栅极电阻	(f = 1 MHz)	2	Ω
Qg(tot)	总栅极电荷	(V_{DS} = 380 V)	123	nC
Qgs	栅源栅极电荷	(ID = 20 A, V{GS} = 0 to 10V)	37.5	nC
Qgd	栅漏“米勒”电荷	-	49	nC

开关特性

符号	参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
t_on	导通时间	(V_{DS} = 400 V)	-	87	-	ns
t_d(on)	导通延迟时间	(ID = 20 A, V{GS} = 10 V, R_G = 4.7 Ohm)	-	47	-	ns
t_r	导通上升时间	-	-	43	-	ns
t_off	关断时间	-	-	146	-	ns
t_d(off)	关断延迟时间	-	-	118	-	ns
t_f	关断下降时间	-	-	29	-	ns

体二极管特性

符号	参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
VSD	源漏二极管电压	(I{SD} = 20 A, V{GS} = 0 V)	0.95	-	-	V
Trr	反向恢复时间	(V_{DS} = 520 V, I_D = 20 A)	133	-	-	ns
Qrr	反向恢复电荷	(dI/dt = 100 A/μs)	669	-	-	nC

升压二极管特性

绝对最大额定值

符号	参数	额定值	单位
VRRM	重复峰值反向电压	650	V
EAS	雪崩能量（17 A, 1 mH）	144	mJ
IF	连续整流正向电流（(T_C < 148°C)）	30	A
IF,MAX	非重复正向浪涌电流（(T_C = 25°C, 10 μs)）	1100	A
IF,MAX	非重复正向浪涌电流（(T_C = 150°C, 10 μs)）	1000	A
FSM	非重复峰值浪涌电流（正弦半波，(Tp = 8.3 ms)）	110	A
PD	功率耗散（(T_C = 25°C)）	65	W
TJ	最大结温	-55 to +175	°C
Tc	最大壳温	-40 to +125	°C
TSTG	存储温度	-40 to +125	°C

电气规格

符号	参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
VDC	DC 阻断电压	(I_R = 200 μA, T_C = 25°C)	650	-	-	V
VF	瞬时正向电压	(I_F = 30A, T_C = 25°C)	-	1.38	1.7	V
		(T_C = 125°C)	-	1.6	2.0	V
		(T_C = 175°C)	-	1.72	2.4	V
IR	反向电流	(T_C = 125°C)	1.0	80	μA
		(T_C = 175°C)	2.0	160	μA
Qc	总电容电荷	(V_R = 400 V, T_C = 25°C)	-	43	-	nC
C	总电容	(V_R = 1V, f = 100 kHz)	-	1280	-	pF
		(V_R = 200 V, f = 100 kHz)	-	139	-	pF
		(V_R = 400 V, f = 100 kHz)	-	108	-	pF

热阻与隔离特性

热阻

参数	最小值	典型值	最大值	单位
RθJC（每个 MOSFET 芯片）	-	0.47	0.66	°C/W
RθJS（每个 MOSFET 芯片）	-	0.95	-	°C/W
RθJC（每个二极管芯片）	-	1.78	2.3	°C/W
RθJS（每个二极管芯片）	-	3.10	-	°C/W

隔离特性

在测试电压下，基板与控制引脚或电源端子之间的隔离电阻：当 (V_{AC} = 5 kV, 50 Hz) 时，隔离电阻为 100MΩ。

机械尺寸

APMCD - A16 / 12LD

尺寸	最小值（mm）	标称值（mm）	最大值（mm）
A2	4.30	4.50	4.70
b	0.45	0.50	0.60
b2	1.15	1.20	1.30
C	0.45	0.50	0.60
D	39.90	40.10	40.30
E	33.80	34.30	-
E1	21.70	21.90	-
E2	12.10	12.30	12.50
e	1.478	1.778	2.078
e1	2.20	-	2.80
L	12.10	12.40	12.70
L1	4.80 REF	-	-
L2	7.30	7.60	7.90
q	36.85	37.10	37.35
S	3.159 REF	-	-
øA	3.00	3.20	3.40

APMCD - B16 / 12LD

尺寸	最小值（mm）	标称值（mm）	最大值（mm）
A2	4.30	4.50	4.70
b	0.45	0.50	0.60
b2	1.15	1.20	1.30
C	0.45	0.50	0.60
D	39.90	40.10	40.30
E	26.20	26.70	27.20
E1	21.70	21.90	22.10
E2	12.10	12.30	12.50
e	1.478	1.778	2.078
e1	2.20	2.50	2.80
L	9.20	9.55	9.90
L1	4.70	5.05	5.40
q	36.85	37.10	37.35
S	3.159 REF	-	-
øA	3.00	3.20	3.40

总结

ON Semiconductor 的 APM16 系列 Boost 转换器级功率模块凭借其集成化设计、出色的电气性能、良好的热特性以及符合汽车级标准等特点，为 EV 和 PHEV 的车载充电器 PFC 阶段提供了一个可靠的解决方案。在实际应用中，工程师们可以根据具体的设计需求，合理选择合适的型号，并结合其电气和机械特性进行优化设计。大家在使用这款模块时，有没有遇到过什么特别的问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享。