【应用】导通电阻低至8.5mΩ的功率MOSFET P40F10SN如何适用于地铁屏蔽门150W直流无刷电机逆变设计？

时间： 2018-11-22 来源：世强

技术问答

地铁屏蔽门门机驱动控制器通常选用BLDC直流无刷电机方案，而BLDC直流无刷电机功率一般选择150W，为实现低成本、高安全性性设计，其逆变单元一般需要至少72V/30A的分立MOSFET做三相逆变，此功率MOSFET实际选型参数主要考量如下：

1、小尺寸插件式封装，占PCB板空间面积小；

2、低的导通电阻R_（DS）ON，越小越好；

3、快速开关能力；

4、低的总栅极电荷Q_g，可有效降低高速开关状态下的开关损耗；

5、低反向传输电容C_rss，有效抑制开关噪声，改善V_ge波形振铃；

6、宽的工作温度范围。

针对如上设计考量，本文推荐一款SHINDENGEN（新电元）推出的采用绝缘封装的功率MOSFET P40F10SN 100V/40A做直流无刷电机逆变设计，为FTO-220AG（3pin）封装，其实物图和尺寸图参考如下图1所示。

图1：Shindengen（新电元）功率MOSFET P40F10SN实物图和尺寸图

Shindengen（新电元）功率MOSFET P40F10SN最大漏源电压V_DSS为100V，连续漏极电流I_D为40A，可承受峰值脉冲电流I_DP达160A，额定功耗44W，单脉冲雪崩能量68mJ，绝缘耐压能力2kV，沟道温度150℃，存储温度-55℃~150℃，具体的最大额定参数参考如下图2所示。

图2：Shindengen（新电元）功率MOSFET P40F10SN最大额定参数

Shindengen（新电元）功率MOSFET P40F10SN具有出色的低导通电阻特性，典型值仅8.5mΩ，结壳热阻θjc最大2.84℃/W（=（150℃-25℃）/44W），总栅极电荷Q_g典型值仅为92nC，可有效降低高速开关状态下的开关损耗，反向传输电容C_rss典型值为205pF，低的电容特性可以有效抑制开关噪声，改善V_ge波形振铃，避免关断期间因栅极振动过大出现误导通现象，具体的典型电性参数参考如下图3所示。

图3：Shindengen（新电元）功率MOSFET P40F10SN典型电性参数

最后，总结下Shindengen（新电元）功率MOSFET P40F10SN器件优势：

1、高达40A连续漏极直流电流和160A最大峰值脉冲电流；

2、8.5mΩ Typ更低的导通电阻，使自身发热及自身功耗较少，可降低电路的损耗；

3、器件的总开启时间为34ns，关闭时间为114ns，具有快速开关能力，可满足用户针对高速开关的需求；

4、92nC Typ总栅极电荷Q_g，可有效降低高速开关状态下的开关损耗；

5、205pF Typ反向传输电容C_rss，低的电容特性可以有效抑制开关噪声，改善V_ge波形振铃，避免关断期间因栅极振动过大出现误导通现象；

6、pin-pin兼容Infineon公司的IRF540ZPBF，成本降低10%；

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