【应用】六合一MOSFET功率模块助力EPS逆变设计

2019-07-27 世强 honglei
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EPS(Electronic Power Steering),它利用电动机产生的动力协助驾车者进行动力转向。它主要由装在转向器输入端的扭矩传感器、电磁离合器、电动机及变速器(减速机构)、电脑(EPS/ECU)等元件组成,请参考如下图1所示。


图1:EPS组成结构示意图


EPS分为有刷和无刷,有刷用4个MOSFET,无刷用6个MOSFET,在设计时遇到最大的难点为逆变电路散热问题,设计痛点体现如下:
1)受PCB驱动板面积限制,选用的功率器件不能过多、尺寸太大,电路不宜复杂。
2)EPS驱动功率单元设计的封闭性,要求由内置外的散热性要好。


针对如上两点,如果有一款尺寸小、集成度高、散热性好的功率模块,恰能解决这个技术难题。对此,SHINDENGEN(日本新电元)针对EPS无刷应用推出了一款六合一MOSFET模块,型号为MG005G。该模块工作电压VDSS可达40V,工作电流ID最高可达130A,已经在日本众多知名品牌汽车中大量使用。MG005G功率模块的实物图请参考下图2。



图2:MG005G功率模块的实物图


MG005G功率模块的管脚定义和封装非常利于研发工程师layout布线,其中图二中显示的右侧三个粗的管脚为三相输出端(U、V、W),左侧两个粗的管脚分别为VCC和GND,左侧中间6个细的管脚为6路MOSFET的栅极输入。MG005G功率模块的pin脚定义请参考如下图3所示。


图3:MG005G功率模块的pin脚定义示意图


MG005G功率模块的内部构造集成度很高,其内部结构图请参考如下图4所示。



图4:MG005G功率模块的内部构造示意图


最后,我们看下该模块的封装尺寸示意图,L x W尺寸为38±0.5 x 24.5±0.5(mm),同时pin针(lead)有提供short lead type、long lead type两种可选,详细尺寸图请参考如下图5所示。


图5:MG005G功率模块封装尺寸示意图


通过如上所展示的MG005G六合一MOSFET功率模块实物图、pin脚定义示意图、封装尺寸示意图,最后提供下其他的电性参数供设计者参考:
1)MG005G功率模块的漏极-源极导通电阻1.02mΩ,其在工作过程中不仅可以减少发热,实现更低损耗,同时可输出更大功率,适合大功率电力电子系统的设计。
2)MG005G的总栅极电荷为115nC,栅极-漏极电荷为50nC,且其Ciss为5900pF,Crss为590pF,Coss为1100pF,因此其可应用于高工作频率的系统设计。
3)MG005G容许沟道总功耗为PT=(150-25)/0.92=135.87W(Tch=150℃,Tc=25℃,Rth(ch-c)=0.92℃/W

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  • ahaqtyq Lv4. 资深工程师 2018-10-20
    很好
  • 西瓜 Lv3. 高级工程师 2018-02-18
    是否有贴片封装型号
    • 世小强回复: 您好,相关问题请到“技术难题”频道提问,我们有专家团队为您专业解答!
  • 电子界的搬运工 Lv6. 高级专家 2017-05-26
    VDSS电压,40V是不是有点太低了啊
    • 世小强回复: 由于EPS的工作电源采用汽车的12V电源系统,考虑到电机反电动势和电压裕量,选择40V耐压的MOSFET方可满足要求。
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