瑶芯微AKT4P100KL-A MOSFET，符合汽车AEC-Q101要求的小型负载电控模块反接保护解决方案

时间： 2024-07-31 来源：瑶芯微

技术问答

汽车工业的快速发展，尤其是新能源汽车工业在我国市场的迅猛增长，为电子技术在电控应用领域带来了前所未有的机遇与挑战。在汽车车身的整体电气系统中，传感器和中小型负载遍布各处，如何确保这些复杂的电气系统持续稳定运行是设计初期必须考虑的关键因素。电源反接保护作为汽车电控模块的一项常规要求，传统的解决方案通常依赖于进口产品，类似产品不仅外围电路复杂，成本也较高。

瑶芯（ALKAIDSEMI）推出的P-channel Trench MOSFET AKT4P100KL-A，不仅符合严苛的AEC-Q101标准，还采用先进的SGT技术，提供了完美的电源反接保护解决方案。该解决方案不仅简化外围电路设计，降低了成本，还能够在电源极性接反的情况下，确保不会损坏控制模块或其它驱动负载。

客户诉求

· 某控制驱动模块在工作时，电流峰值在DC12V时可达约20A。为了防止电源正负极接反导致的损坏，需要为该控制模块提供电源反接的保护方案。

· 该保护方案应简单可行，且不能带来大的功率损耗，成本尽可能低。

反接保护方案示意图如上所示

由于MOS管极低的导通电阻，在导通后，VOUT处的电压在电流不大的情况下，基本可以等同于电池V1上的电压。

为什么选择瑶芯（ALKAIDSEMI）

瑶芯（ALKAIDSEMI）是一家集半导体器件设计、研发和销售为一体的高科技企业。其产品线涵盖功率器件、MEMS传感器和信号链IC，广泛应用于消费类电子、医疗设备、工业控制以及车载功率产品，如开关电源、光储逆变器（OBC）、电机驱动等。

瑶芯的PMOS

· 采用屏蔽栅沟槽型功率 MOSFET技术，即SGT-MOS（Split Gate Trench-MOSFET）。

· 利用电荷平衡功能的屏蔽栅深沟槽技术，全面提升了器件的开关特性和导通电阻的温度特性。

· 有效控制了器件导通电阻随温度增加而上升的幅度，同时降低了器件的导通电阻和栅极电荷。

· 显著增强了器件在高温环境下的电流输出能力和抗冲击特性，使其更适宜于高温严酷环境下的汽车工业应用。

瑶芯的优势

· 作为国内领先的模拟器件和数模集成混合芯片设计生产厂家，瑶芯绝大部分产品拥有完全自主的知识产权。

· 提供高可靠性和高性价比的可替代器件，基本适用于汽车工业领域的整个生态产业链。

· MOSFET常用的TO-252标准封装，电路应用设计简单，客户选型替代时，无需更改电路及PCB设计，完全可实现PIN 2 PIN平替。

P-channel Trench MOSFET AK2G4N012TAM-A的应用优势

可承受的电压范围

在汽车工业中，电控模块通常要求工作电压范围为DC9V~16V，而瑶芯（ALKAIDSEMI）的P-channel Trench MOSFET AK2G4N012TAM-A具有高达DC-40V的漏源极最大额定耐压，这使其在额定电压为直流DC12V的汽车电气系统的电控模块中表现得异常出色，不仅能确保其在这些应用中的可靠性，还能提供足够的安全裕度。

工作电流范围

瑶芯（ALKAIDSEMI）的P-channel Trench MOSFET AK2G4N012TAM-A在不同温度条件下，展现出卓越的不俗承载能力：在环境温度（TC）为25℃时，该器件的漏极最大连续工作电流可达-70A；即便在环境温度升至100℃时，其漏极最大连续工作电流仍可维持在-49.5A。根据手册中的温升降额曲线，即使在器件壳温达到100℃时，该MOSFET的持续工作电流仍接近50A，这完全满足中小型负载的驱动电流需求。

导通电阻及电压

在特定的工作条件下，例如栅极-源极电压（VGS）为-10V且漏极电流（ID）为-30A时，其导通电阻的最大值仅为10mΩ。而在栅极-源极电压（VDS）等于栅极-源极电压（VGS），漏极电流（ID）为-250μA的条件下，栅极导通电压的最大值也仅为-2.5V。这一极低的导通电阻属性可显著降低器件在导通状态下的压降，减少功率损耗，从而提高系统的能效。

开关速度

在负载控制和电机驱动等方面，瑶芯（ALKAIDSEMI）的P-channel Trench MOSFET AK2G4N012TAM-A同样表现出色。在特定的工作条件下，例如电源电压（VDD）为-32V，漏极电流（ID）为-30A，栅极-源极电压（VGS）为-10V，以及栅极电阻（RG）为10Ω时，该MOSFET的导通延迟时间仅为14ns，上升时间仅为78ns。同时，关断延迟时间为207ns，下降时间为109ns。

这样快速的开关速度不仅确保了AK2G4N012TAM-A在高效率电源管理应用中的性能，也使得其在汽车工业的复杂电气系统中能够实现精确和可靠的控制。无论是在电池管理系统、电机驱动器，还是其他需要快速响应的负载控制应用中，AK2G4N012TAM-A MOSFET都能够提供所需的快速开关性能，满足汽车工业对电子控制模块的严格要求。

热性能

瑶芯（ALKAIDSEMI）的AK2G4N012TAM-A MOSFET在热管理方面表现出色。在稳态工作条件下，该器件的结对壳体热阻系数为1.7℃/W，而结对环境温度的热阻系数为60℃/W。热阻系数越低，意味着热量传递的阻碍越小，从而更有利于热量的散发。这种低热阻特性对于高功率应用尤为重要，因为它确保了在器件工作过程中产生的热量能够迅速传递到周围环境中，从而保持器件的温度在安全范围内，这对于需要长时间稳定运行在高温环境下的汽车电气系统来说尤其关键。

此外，该P-channel Trench MOSFET的设计确保其在广泛的结温范围内（-55℃至175℃）均能稳定工作，这种宽温度范围的操作能力，使得AK2G4N012TAM-A MOSFET不仅适用于一般工业应用，也特别适合于汽车工业中对温度变化敏感的电气系统。

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