【应用】车规级MOS管助力汽车底盘域控制器转向系统，最高耐压40V，导热电阻仅1.34mΩ

时间： 2021-08-29 来源：世强

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近些年随着汽车电子的迅速发展，汽车的各项功能更加完善，逐步成熟，目前市场新推出的汽车都具有胎压监测系统、无钥匙启动系统、电动座椅加热调节、以及目前热议的自动驾驶，各大车厂都在做辅助驾驶系统、氛围灯等。这些新增的功能将会增加ECU的数量，因此分布式的架构已经慢慢不能满足需求了，越来越多的客户倾向于集中式，因此汽车域控制器也越来越受到青睐。

汽车底盘域控制器，主要负责具体的汽车行驶控制，主要包括EPS+ESP，即转向和车身稳定控制、电动刹车助力器、安全气囊控制系统以及空气悬架、车速传感器等。

本文重点介绍新电元SHINDENGEN 车规级Mos管P240FZ4QNKA，助力汽车底盘域控制器转向系统（EPS）的设计，采用三相无刷电机，对应电路主要是三相全桥拓扑如下图1，采用新电元6颗分立的Mosfet P240FZ4QNKA 组成驱动电路。目前市场上大多的助力转向系统使用的是电子助力转向，省去了液压泵，降低了车身重量，整体油耗降低4%。电动助力转向系统（EPS）主要包括传感器、控制器和执行器三大部件，EPS可以通过软件来调整转矩，来实现更好的操作性和提供驾驶的舒适性及安全性。

图1 电动助力转向系统（EPS）电路框图

针对EPS上的电机控制部分功率开关管Mosfet的选型需要注意以下几点：

1、EPS系统主要采用12V的蓄电池供电，MOS管要留有足够的耐压余量防止电机反电动势造成的高电压应力而损坏的风险；

2、汽车通常会在高温的环境进行大电流驱动控制，MOS管要选择更低导通电阻值，有效降导通损耗；

3、ID连续漏极电流需要有一定的余量，来有效抵抗电机堵转，过流等工况下的电流耐受能力；

4、封装上选择主流封装避免独家，封装体积越小越好；

5、需要满足AEC-Q101车规认证；

图2 P240FZ4QNKA 封装尺寸及PIN脚定义

新电元Shindengen车规级Mos管P240FZ4QNKA 助力汽车底盘域控制器设计，具有几下几点优势；

1、P240FZ4QNKA ，最高耐压为40V，可满足12V供电系统，耐压余量空间大，防止MOS管关断时产生的电压尖峰而损坏。

2、在ID=120A, VGS=10V测试条件下，具有超低的导通电阻1.34mΩ，有效降低MOS的导通损耗、蓄电池的耗电量、器件正常工作时的发热损耗，提高可靠性；

3、在ID=120A, VGS=10V测试条件下，栅极电荷仅133nc，具有更好的开关特性；

4、具有良好的散热能力，同时在较高结温下，具有大电流持续导通能力，特别适用于EPS系统等大电流的电机控制。

5、P240FZ4QNKA 漏极持续电流(DC)为240A，较高的电流余量；720A的峰值浪涌电流，可有效抵抗电机堵转、过流等工况；

6、采用TO-263SC-7贴片封装，通用封装可替换市面大部分厂商器件，封装小可灵活的进行PCB布局，非常适合电机控制单元；

7、满足AEC-Q101车规认证要求，工作结温-55℃~175℃，可适应汽车外部恶劣环境，保证汽车驾驶安全性。

8、已在成熟的车厂批量出货，样品快速支持，供货交期、产品价格均有很好的保障；

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