深入了解 APM16 系列 H 桥模块：用于 LLC 和移相 DC - DC 转换器

在电动汽车（EV）和插电式混合动力汽车（PHEV）的车载充电器（OBC）设计中，DC - DC 转换器扮演着至关重要的角色。今天，我们将深入探讨安森美（onsemi）的 FAM65HR51DS2，这是一款 APM16 系列的 H 桥功率模块，专为 LLC 和移相 DC - DC 转换器设计。

文件下载：FAM65HR51DS2-D.PDF

一、产品特性

封装与隔离优势

FAM65HR51DS2 提供 SIP 或 DIP 封装形式，方便在不同的电路板设计中进行集成。其 5 kV/1 sec 电气隔离基板，不仅简化了组装过程，还满足了 IEC60664 - 1 和 IEC 60950 - 1 标准的爬电距离和电气间隙要求。紧凑的设计使得模块总电阻较低，有助于提高整体效率。

可追溯性与合规性

该模块支持序列化，实现了全追溯性，方便在生产和售后过程中进行质量管控。同时，它符合无铅、RoHS 和 UL94V - 0 标准，并且通过了 AEC Q101 和 AQG324 汽车级认证，可放心应用于汽车环境中。

二、应用领域

FAM65HR51DS2 主要应用于 EV 或 PHEV 的车载充电器中的 DC - DC 转换器。通过使用该模块，可以设计出小型、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。

三、产品优势

系统优化

该模块能够简化组装流程，优化电路板布局，实现高度集成，并改善热性能。这对于追求紧凑设计和高可靠性的汽车应用来说至关重要。

四、订购信息

FAM65HR51DS2 的订购信息包括具体的封装形式（APM16 - CAB）、引脚成型（L - Shape）、内部是否包含缓冲电容器（Yes）、DBC 材料（Al₂O₃）、是否符合无铅和 RoHS 标准（Yes）、工作温度范围（- 40°C ~ 125°C）以及包装方式（Tube）。这些信息对于工程师在选择和采购时非常关键。

由于网络问题，暂时未能获取到关于“APM16 系列 H 桥模块引脚配置”的更多信息。不过，我们可以继续基于文档中的内容，了解该模块的引脚和其他特性。

五、引脚配置与描述

该模块共有 16 个引脚，每个引脚都有其特定的功能。例如，引脚 1 和 2 为 H 桥的第一相支路（AC1），引脚 5 和 6 为正电池端子（B +），引脚 7 和 8 为负电池端子（B -）等。详细的引脚信息如下表所示：	Pin Number	Pin Name	Pin Description
1, 2	AC1	Phase 1 Leg of the H - Bridge
3	Q1 Sense	Source Sense of Q1
4	Q1 Gate	Gate Terminal of Q1
5, 6	B+	Positive Battery Terminal
7, 8	B−	Negative Battery Terminal
9	Q2 Sense	Source Sense of Q2
10	Q2 Gate	Gate Terminal of Q2
11	Q4 Sense	Source Sense of Q4
12	Q4 Gate	Gate Terminal of Q4
13	Q3 Sense	Source Sense of Q3
14	Q3 Gate	Gate Terminal of Q3
15, 16	AC2	Phase 2 Leg of the H - Bridge

工程师在设计电路时，需要准确了解这些引脚的功能，以确保模块能够正常工作。这里大家可以思考一下，在实际应用中，如何合理地连接这些引脚以实现最优的性能呢？

很遗憾，由于网络问题未能获取到 FAM65HR51DS2 内部等效电路特点的相关补充信息。我们接着依据文档内容，探讨该模块的其他关键特性。

六、内部等效电路及绝对最大额定值

• 内部等效电路：虽然我们无法查询到更多相关信息，但文档中的内部等效电路有助于工程师理解模块内部的工作原理。通过分析内部等效电路，我们可以更精准地设计与之匹配的外围电路，从而实现系统性能的最优化。
• 绝对最大额定值：该模块规定了一系列绝对最大额定值，如 Q1 - Q4 的漏源电压（VDS）最大为 650 V，栅源电压（VGS）为 ± 20 V 等。这些参数是使用该模块的安全边界，超过这些极限可能会损坏器件，影响其功能和可靠性。例如，在实际应用中，如果 VDS 超过 650 V，MOSFET 的体 - 漏 PN 结可能会发生雪崩击穿。大家可以思考下，在设计电源电路时，如何确保这些参数不会超过额定值呢？

由于网络问题，未能获取到关于“FAM65HR51DS2电气规格详细解读”的额外信息，我们继续依据现有文档对电气规格等方面进行分析。

七、电气规格

静态参数

文档中给出了一系列电气规格参数。例如，Q1 - Q4 MOSFET 的漏源击穿电压（BVDSS）典型值为 650 V，这决定了该模块在高压环境下的耐受能力。栅源阈值电压（VGS(th)）在特定条件下（$V{GS}=V{DS}$，$I{D}=3.3 mA$）范围为 3.0 - 5.0 V，此参数对于控制 MOSFET 的导通与截止至关重要。MOSFET 的导通电阻（RDS(ON)）在不同条件下有不同的值，如$V{GS}=10 V$，$I{D}=20 A$时，典型值为 44 mΩ；当$T{J}=125^{circ}C$时，其值会增大。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用场景和电路要求，合理选择这些参数以满足性能需求。那么大家思考一下，在高温环境下使用该模块时，导通电阻的增大对电路效率会产生怎样的影响呢？

动态参数

动态特性方面，输入电容（Ciss）、输出电容（Coss）、反向传输电容（Crss）等参数会影响 MOSFET 的开关速度和性能。例如，Ciss 的大小会影响开关的延迟时间，而 Coss 则与开关过程中的能量损耗相关。总栅极电荷（Qg(tot)）、栅源栅极电荷（Qgs）和栅 - 漏“米勒”电荷（Qgd）等参数也对开关特性有着重要影响。这些参数在设计高速开关电路时需要重点考虑，以确保电路能够稳定、高效地工作。

开关特性

开关特性包括开通时间（ton）、开通延迟时间（td(on)）、上升时间（tr）、关断时间（toff）、关断延迟时间（td(off)）和下降时间（tf）等。这些时间参数直接影响着电路的开关频率和效率。例如，较短的开通和关断时间可以减少开关损耗，提高电路的效率。在设计开关电源时，如何根据这些开关特性来优化电路的工作频率和性能，是工程师需要面对的一个重要问题。

体二极管特性

体二极管的特性如源 - 漏二极管电压（$I{SD}=20 A$，$V{GS}=0 V$）以及反向恢复电荷（Qm）等也需要关注。反向恢复电荷会影响开关过程中的反向电流，从而影响电路的性能和可靠性。在一些需要快速开关的应用中，较小的反向恢复电荷可以减少开关损耗和电磁干扰。

八、热阻与隔离

热阻

热阻参数对于模块的散热设计非常重要。Q1 - Q4 的结 - 壳热阻（RθJC）典型值为 0.66 °C/W，结 - 散热器热阻（RθJS）典型值为 1.2 °C/W。合理的散热设计可以确保模块在工作过程中保持在合适的温度范围内，从而提高其可靠性和性能。工程师在设计散热系统时，需要根据这些热阻参数来选择合适的散热方式和散热器。那么大家想想，在不同的应用场景下，如何根据热阻参数来优化散热设计呢？

隔离

模块的隔离性能通过隔离电阻来衡量，在测试电压（VAC = 5 kV，60 Hz）下，需要满足一定的隔离要求。良好的隔离性能可以保证电路的安全性和稳定性，防止不同电路之间的干扰和漏电。在设计涉及高压和不同电位的电路时，隔离性能是一个不可忽视的因素。

九、典型特性

文档中给出了一系列典型特性曲线，如归一化功率损耗与壳温的关系、最大连续漏极电流与壳温的关系、转移特性、正向二极管特性等。这些曲线可以帮助工程师更好地了解模块在不同条件下的性能表现。例如，通过观察最大连续漏极电流与壳温的关系曲线，工程师可以知道在不同温度下模块能够承受的最大电流，从而合理设计电路的负载。在实际应用中，如何根据这些典型特性曲线来优化电路设计，是提高系统性能的关键。

十、机械封装与标记

机械封装

该模块的机械封装尺寸有详细规定，并且遵循 ASME Y14.5M, 2009 标准进行标注和公差控制。精确的封装尺寸对于电路板的布局和组装非常重要，工程师需要根据这些尺寸来设计合适的电路板和外壳。

标记

模块的标记包含特定设备代码、批次 ID、组装和测试位置、年份、工作周以及序列号等信息。这些标记信息有助于产品的追溯和管理。不过需要注意的是，实际的标记可能会有所不同，具体应参考设备数据手册。

综上所述，FAM65HR51DS2 是一款性能优良、适用于 EV 和 PHEV 车载充电器 DC - DC 转换器的 H 桥功率模块。工程师在设计过程中，需要综合考虑其各项特性和参数，以确保电路的性能、可靠性和安全性。