探索STK984 - 190 - E MOSFET功率模块：特性、参数与应用

引言

在电子设计领域，功率模块的性能和适用性对整个系统的运行起着关键作用。今天我们要深入探讨的是安森美（onsemi）的STK984 - 190 - E MOSFET功率模块，它在12V汽车和工业应用中有着广泛的应用前景。

文件下载：STK984-190-E.pdf

产品概述

STK984 - 190 - E是一款MOSFET功率模块，采用三相桥（B6）配置，包含6个MOSFET，还有一个额外的MOSFET用作反向电池保护开关。其紧凑的尺寸为29.6mm×18.2mm，高度仅4.3mm，采用DBC基板，具备出色的热性能，适用于额定功率高达300W的12V电机应用。

特性亮点

三相MOSFET桥与反向电池保护

该模块集成了三相MOSFET桥和反向电池保护开关，为系统提供了可靠的保护，防止电池反向连接带来的损坏，这在汽车和工业环境中尤为重要。

PPAP能力

具备生产件批准程序（PPAP）能力，意味着该产品在质量和生产过程上符合严格的标准，能够满足汽车等行业对零部件的高要求。

紧凑封装

29.6mm×18.2mm的双列直插式封装，节省了电路板空间，方便在空间受限的应用中使用。

高功率处理能力

对于12V系统，能够支持高达300W的电机功率，同时MOSFET的额定参数也很出色，40V耐压，连续电流30A，脉冲电流85A，最大$R{DS(ON)}$为9.5mΩ，典型$Q{GD}$为9.8nC。

典型应用

汽车领域

• 汽车泵：如燃油泵、冷却液泵等，该模块能够为这些泵提供稳定的功率输出，确保其正常运行。
• 汽车风扇：为汽车发动机散热风扇提供动力，保证发动机在合适的温度下工作。

  工业领域

  12V工业电机的驱动，模块的高性能和可靠性能够满足工业环境下电机的频繁启停和长时间运行的需求。

引脚功能与参数

引脚功能

该模块共有38个引脚，其中部分引脚有特定功能，如W、V、U相输出引脚，电源地引脚，三相桥正电源引脚，反向电池保护开关的正电源引脚和控制引脚等。需要注意的是，引脚15、16、21、23、24、25、27、29、30、31、33、35、36、37是不存在的。

绝对最大额定值

• 电压：漏源电压$V{DSS}$最大为40V，控制输入电压$V{in max}$为±20V。
• 电流：连续漏极电流$I{D max}$为30A，脉冲漏极电流$I{D pulse}$为85A（脉冲时间$t_p$ = 10μs）。
• 功率与温度：每个通道的最大功率耗散$P_{d max}$为36W（$Tc$ = 25°C），结温$T{j max}$为175°C，工作温度范围为 - 40°C至150°C，存储温度范围同样为 - 40°C至150°C。
• ESD能力：人体模型ESD HBM为1000V，机器模型ESD MM为200V。
• 安装扭矩：封装安装扭矩为0.6Nm。

推荐工作范围

• 电源电压：$V_{B max}$为8 - 18V（典型值13.5V）。
• 控制输入电压：$V_{in}$为10 - 18V。
• 漏极电流：在$Tc$ = 125°C，$V{GS}$ = 10V时，最大为27A。
• 工作基板温度：$T_c$为 - 40°C至125°C。
• 安装扭矩：使用‘M3’型螺丝和导热油脂时，为0.4 - 0.6Nm。

电气特性

在$Tc$ = 25°C的测试条件下，模块有一系列电气参数，如漏源击穿电压、温度系数、输出电容、开关时间等。例如，漏源击穿电压在特定条件下最小为40.8V，温度系数$V{GS(TH) TJ}$为1.5 - 7mV/°C等。

典型特性曲线

文档中给出了多个典型特性曲线，包括不同温度下$ID$与$V{DS}$的关系、不同$V_{GS}$值下$ID$与$V{DS}$的关系、开关损耗与漏极电流和栅极电阻的关系、热阻抗、安全工作区、电容特性和栅极电荷特性等。这些曲线有助于工程师在设计时更好地了解模块的性能，优化电路设计。

安装说明

安装参数

• 间距：推荐间距为26.0±0.1mm。
• 螺丝：使用直径为M3的螺丝，头部类型可以是盘头、桁架头或结合头。
• 垫圈：平面垫圈尺寸为D = 7mm，d = 3.2mm，t = 0.5mm（JIS B 1256标准）。
• 散热器：材料可以是铝或铜，与IPM接触的表面翘曲度为 - 50至50μm，螺丝孔必须沉头，接触表面不能有污染。
• 扭矩：临时拧紧时，第一颗和第二颗螺丝为最终拧紧扭矩的50 - 60%，最终拧紧扭矩为0.4 - 0.6Nm。
• 导热油脂：使用硅胶油脂，厚度为50 - 100μm，均匀涂抹在整个背面。热箔需要仔细评估后使用，因为其厚度、硬度和可压缩性参数对性能有很大影响。

总结

STK984 - 190 - E MOSFET功率模块凭借其紧凑的尺寸、出色的热性能、高功率处理能力和可靠的保护功能，在12V汽车和工业应用中具有很大的优势。工程师在设计相关电路时，需要充分考虑其引脚功能、参数范围和安装要求，以确保系统的稳定运行。大家在实际应用中有没有遇到过类似功率模块的使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。