滿足電子化需求的汽車應用解決方案
發布時間:2023-02-08 來源:艾睿電子 責任編輯:wenwei
【導讀】隨著汽車朝向電子化發展,無論是傳統燃油車還是混合/chundiandongche,doushiyongyuelaiyueduodedianzilingbujian,shideqicheyingyongshichangpengbofazhan,yeweidianzichanyedailaipangdadeshangji。benwenjiangweininjianjieqicheyingyongshichangdefazhan,yijiyouNexperia所推出的解決方案。
汽車電子市場快速發展商機龐大
汽車應用除了朝向電動化發展之外,就算是燃油車也逐步增加越來越多的安全、照明、娛樂設備,采用越來越多的電子係統,常見的汽車電子應用包括ADAS雷達傳感器模塊、安全氣囊控製器、防死鎖製動係統、自動HVAC BLDC電機、冷卻風扇、電子燃油噴射、電動助力轉向、自適應LED前照燈、車載充電器(On-Board Charger, OBC)、車載網絡(CAN/LIN/FlexRay)、多媒體/信息娛樂係統、觸摸屏幕、攝像機、LED照明、DC/DC轉換器等,所需的電子產品與市場商機相當龐大。
此ci外wai,當dang今jin世shi界jie對dui汽qi車che要yao求qiu必bi須xu更geng加jia節jie能neng高gao效xiao,全quan球qiu各ge國guo政zheng府fu均jun強qiang製zhi規gui定ding降jiang低di汽qi車che的de二er氧yang化hua碳tan排pai放fang量liang,以yi應ying對dui氣qi候hou變bian化hua和he保bao護hu資zi源yuan。因yin此ci,核he心xin之zhi處chu在zai於yu動dong力li傳chuan動dong係xi統tong——不論是燃燒式動力還是混合動力或全電動係統,而動力係統、底盤、安全、照明和車身電子設備方麵的創新技術和係統,也有助於提升車輛的整體效能,以減少燃油消耗、二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)排(pai)放(fang)量(liang)並(bing)降(jiang)低(di)成(cheng)本(ben)。當(dang)今(jin)的(de)汽(qi)車(che)正(zheng)在(zai)經(jing)曆(li)著(zhe)重(zhong)大(da)變(bian)革(ge),車(che)廠(chang)與(yu)汽(qi)車(che)零(ling)部(bu)件(jian)製(zhi)造(zao)商(shang)都(dou)必(bi)須(xu)提(ti)升(sheng)產(chan)品(pin)的(de)效(xiao)率(lv)與(yu)效(xiao)能(neng),才(cai)能(neng)因(yin)應(ying)市(shi)場(chang)需(xu)求(qiu)的(de)變(bian)化(hua)。
Nexperia公司生產的產品相當多樣,包括雙極晶體管、二極管、靜電放電保護(ESD)、瞬態電壓抑製二極管(TVS)、金屬氧化物半導體場效晶體管(MOSFET)和邏輯器件等,針對汽車產業應用,Nexperia始終如一地提供具有優異功能和出色性能的產品,並采用適當的封裝,從而幫助用戶在競爭激烈的市場中通過“提升效率”致勝。
Nexperia為汽車產業提供各種專用分立器件、MOSFET器件和邏輯器件,產品完全符合AEC-Q100/Q101標準,配合傳統動力係統、底盤和車身電子設備,Nexperia的(de)創(chuang)新(xin)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)支(zhi)持(chi)各(ge)種(zhong)新(xin)型(xing)係(xi)統(tong)設(she)計(ji),兼(jian)容(rong)未(wei)來(lai)設(she)計(ji)方(fang)案(an),從(cong)無(wu)線(xian)汽(qi)車(che)安(an)全(quan)係(xi)統(tong)到(dao)電(dian)動(dong)車(che)充(chong)電(dian)器(qi),應(ying)用(yong)十(shi)分(fen)廣(guang)泛(fan),以(yi)專(zhuan)用(yong)的(de)製(zhi)造(zao)和(he)供(gong)應(ying)鏈(lian)為(wei)基(ji)礎(chu),生(sheng)產(chan)節(jie)能(neng)高(gao)效(xiao)且(qie)設(she)計(ji)簡(jian)潔(jie)的(de)產(chan)品(pin),並(bing)能(neng)夠(gou)滿(man)足(zu)長(chang)期(qi)批(pi)量(liang)供(gong)貨(huo)需(xu)求(qiu)。以(yi)下(xia)將(jiang)為(wei)您(nin)重(zhong)點(dian)介(jie)紹(shao)Nexperia幾款重點產品供您參考。
滿足汽車以太網規範的ESD保護器件
為了在汽車連接和電氣化方麵邁出下一步,需要高速和高帶寬的汽車以太網,眾多行業領導者在OPEN Alliance SIG內開展合作,以鼓勵汽車采用以太網,關鍵目標是實現現有IEEE 100BASE-T1/1000BASE-T1物理層規範的部署,並補充符合性和互操作性的規範,但隨著更先進的電氣設計,分立式ESD保護則變得越來越重要。
Nexperia針對汽車以太網ESD保護器件推出多款產品組合,這些器件均符合AEC-Q101標準,並且符合IEEE OPEN Alliance 100BASE-T1和1000BASE-T1標準的ESD保護器件,旨在保護兩條總線線路免受ESD和其他瞬變造成的損壞。
以Nexperia推出的PESD2ETH1GXT-Q、PESD1ETH1GLS-Q和PESD1ETH1GXLS-Q為例,這三款器件是基於矽的,與壓敏電阻等替代ESD保護解決方案相比,具有多項優勢,可提供更高的可靠性,改進的1 pF(最大值)二極管電容,可確保更好的信號完整性。
由於這些ESD保護器件完全符合IEEE OPEN Alliance的100BASE-T1和1000BASE-T1測試規範,這意味著客戶無需進行自己的認證。在測試條件下,它們的性能優於AEC-Q101認證標準2倍,因此客戶可以放心滿足最高的汽車質量要求,並提供最高程度的可靠性。
與其他競爭產品相比,這三款ESD保護器件結合了矽技術和回彈特性,降低了鉗位電壓和剩餘電流,並可選擇最小的有鉛(SOT23)和無鉛(DFN1006BD-2/SOD882BD)封裝,以提供最大的設計靈活性,無鉛封裝具有可潤濕邊側麵,可實現自動光學檢測(AOI),從而提高裝配良率。
氮化镓場效應晶體管具有高功率轉換效率
汽車的電氣化發展使得高功率要求日益增長,也都需要提升功率轉換效率,降低功率損耗是行業麵臨的一大挑戰,而氮化镓(GaN)則有望成為主流技術。與矽(Si)和碳化矽(SiC)解決方案相比,氮化镓技術展現了更好的性能優勢。具體而言,GaN場效應晶體管(FET)可以較低的係統成本提供最好的效率,同時使係統更輕、更小、溫度更低。性能更好的GaN功率晶體管可適用於更高的功率,可符合電動汽車的車規要求。
Nexperia推出了多款GaN FET器件,采用下一代高壓GaN HEMT H2技術,以及TO-247和Nexperia專有的CCPAK表麵貼裝封裝,器件實現了卓越的開關品質因數(FOM)和通態性能,並提高了穩定性、簡化了應用設計,這要歸功於它們的級聯配置,無需複雜的驅動器和控製。
新的GaN技術采用了外延通孔,可減少缺陷並將芯片尺寸縮小約24%。在傳統TO-247的初始版本中,具有高閾值電壓和低二極管正向電壓的RDS(on),也降低到僅41 mΩ(最大值,35 mΩ典型值,在25℃時)。對於CCPAK表麵貼裝版本,該降低程度將進一步增加至39 mΩ(最大值,典型值為33 mΩ,在25℃時)。由於這些部件配置為級聯器件,因此使用標準Si MOSFET驅動器也很容易驅動它們,兩個版本均滿足AEC-Q101對汽車應用的要求。
Nexperia繼續投資開發和擴展其使用下一代GaN工藝的產品係列,最初為功率模塊製造商發布傳統的TO-247版本和裸片格式,然後推出高性能表麵貼裝CCPAK封裝。Nexperia的CCPAK表麵貼裝封裝采用Nexperia久經考驗的創新銅夾封裝技術來替代內部鍵合線,可以減少寄生損耗,優化電氣和熱性能,並提高可靠性。CCPAK GaN FET可用於頂部或底部冷卻配置,使其用途廣泛並有助於進一步改善散熱。
Nexperia推出的GaN FET器件,包括TO-247封裝的650 V GAN041-650WSB和CCPAK封裝的GAN039-650NBB,是高效、經濟的解決方案,可用於650 V和約30-40 mΩ RDS(on)的高功率轉換,其中應用包括車載充電器、電動汽車中的DC/DC轉換器和牽引逆變器。
采用新封裝技術的肖特基整流二極管
肖特基二極管是一種導通電壓降較低、允許高速切換的二極管,是利用肖特基能障特性而產生的電子器件,一般的二極管在電流流過時,會產生約0.7-1.7 V的電壓降,不過肖特基二極管的電壓降隻有0.15-0.45 V,因此可以提升係統的效率,並產生整流的效果。
為了提升肖特基整流器的性能,Nexperia推出采用銅夾片粘合FlatPower(Clip Bond FlatPower, CFP)封裝的溝槽肖特基整流器,可滿足高效和節省空間設計的挑戰性需求。采用CFP封裝的肖特基整流器結合了低反向電流、低正向電壓和最低Qrr,可在高環境溫度下實現最佳效率。Nexperia提供多款具有高功率能力的CFP封裝選項,是SMA封裝的真正替代品,具有更好的熱性能,占用空間更小,相當適合汽車應用。
在現代汽車架構中,電子控製單元(ECU)的數量正逐漸減少,隻剩下負責前橋、後橋和車身控製的高性能、功能豐富的ECU。因此,此類單元的二極管器件密度大幅度提高,而為了實現這些更高密度的設計,製造商越來越依賴於現代多層PCB。與使用SMA封裝的二極管器件相比,采用這些多層PCB的垂直散熱設計,讓設計人員可通過CFP2-HP節省高達75%的de電dian路lu板ban空kong間jian,同tong時shi保bao持chi同tong一yi水shui平ping的de電dian氣qi性xing能neng。這zhe種zhong耐nai用yong的de封feng裝zhuang設she計ji可ke延yan長chang二er極ji管guan器qi件jian的de運yun行xing時shi間jian,並bing提ti高gao板ban級ji可ke靠kao性xing,同tong時shi新xin型xing引yin線xian形xing狀zhuang可ke改gai善shan自zi動dong光guang學xue檢jian測ce(AOI)性能。
Nexperia日前推出適用於電力應用的多款整流二極管,其采用新型CFP2-HP封裝,可提供標準版和AECQ-101版,其中包括45 V、60 V和100 V溝槽肖特基整流二極管(帶1 A和2 A選項),例如PMEG100T20ELXD-Q就是一款100V、2 A的溝槽肖特基整流二極管。針對要求超快速恢複的應用,Nexperia還在產品組合中增加了200 V、1 A的PNE20010EXD-Q整流二極管。
結語
汽車電子應用市場正呈現蓬勃發展的趨勢,采用質量穩定、效率高、符合產業規範的電子器件,將是開發汽車電子相關產品的重要關鍵。Nexperia擁有相當多樣且完整的汽車電子ESD保護器件、功率轉換器件與整流器等產品線,能夠滿足客戶多樣化的開發需求,值得您進一步了解與采用。
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