在汽車工業(yè)向電動(dòng)化、智能化加速轉(zhuǎn)型的時(shí)代背景下，每一次方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)都承載著對(duì)極致操控與安全的追求。作為車輛操控的 “神經(jīng)中樞”，電動(dòng)轉(zhuǎn)向（EPS）系統(tǒng)不僅關(guān)乎駕駛體驗(yàn)，更直接影響行車安全，其對(duì)功率控制的精度與系統(tǒng)集成的復(fù)雜性提出了前所未有的挑戰(zhàn)。

安森美(onsemi)以數(shù)十年深耕汽車半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)積淀為底氣，依托垂直整合的全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)，打造出貫穿EPS系統(tǒng)的全鏈路解決方案。通過創(chuàng)新功率器件、柵極驅(qū)動(dòng)與先進(jìn)傳感器件的深度協(xié)同優(yōu)化，安森美不僅實(shí)現(xiàn)了能量轉(zhuǎn)換效率的突破性提升，更將車輛轉(zhuǎn)向操控提升到了更加精準(zhǔn)的程度，為未來智能出行開辟新的技術(shù)路徑。

MOSFET驅(qū)動(dòng)EPS技術(shù)升級(jí)

EPS的技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)高效化、智能化與集成化趨勢(shì)。傳統(tǒng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)正逐步被電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案替代，無刷電機(jī)、非接觸式扭矩傳感器及主動(dòng)回正技術(shù)顯著提升了轉(zhuǎn)向精度與可靠性。EPS在非轉(zhuǎn)向狀態(tài)下基本不消耗能量，轉(zhuǎn)向時(shí)能耗也明顯低于傳統(tǒng)液壓助力系統(tǒng)，且通過電機(jī)直驅(qū)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)取代需要持續(xù)工作的液壓泵等部件，取得顯著的節(jié)能效果。

通過融合車載傳感器和AI算法，EPS已支持車道保持、自動(dòng)泊車等ADAS功能，并與線控轉(zhuǎn)向技術(shù)協(xié)同推進(jìn)高階自動(dòng)駕駛落地。其模塊化設(shè)計(jì)通過簡(jiǎn)化安裝流程和減輕部件重量，適配了整車輕量化需求，間接助力續(xù)航優(yōu)化。

MOSFET作為核心功率器件在EPS系統(tǒng)的演進(jìn)中發(fā)揮了重要作用。最常見的是幫助電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中通過PWM信號(hào)精準(zhǔn)控制BLDC，從而高效驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。此外，MOSFET還應(yīng)用于功率轉(zhuǎn)換模塊，如DC-DC轉(zhuǎn)換器和逆變器，實(shí)現(xiàn)高效的能量轉(zhuǎn)換與功率控制。

在EPS電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用里，MOSFET承擔(dān)了輸入防反接，電機(jī)控制，繞組故障分?jǐn)嗟裙δ?。隨著汽車電氣化的發(fā)展，48V供電系統(tǒng)正逐漸取代12V傳統(tǒng)系統(tǒng)，安森美最新的T10 MOSFET，有豐富的40V和80V耐壓產(chǎn)品序列，通過選擇不同耐壓和電流參數(shù)的MOSFET，可設(shè)計(jì)出適合各種車型，不同供電電壓的EPS系統(tǒng)。

多樣性的任務(wù)需要MOSFET滿足多維度的嚴(yán)苛需求以保障系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行。首先，在動(dòng)態(tài)工況下（如大扭矩轉(zhuǎn)向），MOSFET需具備高電流瞬態(tài)魯棒性，確保電機(jī)驅(qū)動(dòng)的可靠性；同時(shí)，低導(dǎo)通電阻（RDS(ON)）與開關(guān)速度是實(shí)現(xiàn)高效電能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵，以降低功率損耗。同時(shí)，由于EPS常處于高溫、高負(fù)載的發(fā)動(dòng)機(jī)艙環(huán)境，MOSFET需具備低熱阻和優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，避免因過熱導(dǎo)致性能衰減。

在可靠性層面，MOSFET需嚴(yán)格遵循汽車級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（如AEC-Q101），確保長(zhǎng)期運(yùn)行中參數(shù)穩(wěn)定、壽命持久，減少維護(hù)成本；針對(duì)車輛啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)的電壓尖峰與電流浪涌，需內(nèi)置續(xù)流二極管等保護(hù)機(jī)制，快速響應(yīng)過壓、過流事件，保障系統(tǒng)安全。隨著電動(dòng)汽車對(duì)空間利用率和輕量化的追求，MOSFET的小型化封裝和高度集成化設(shè)計(jì)也成為趨勢(shì)，可減少外部元件數(shù)量，簡(jiǎn)化電路布局。

安森美已有多款MOSFET用于EPS系統(tǒng)中，新型的T10系列更是能滿足最嚴(yán)苛的能效要求。該系列采用屏蔽柵極溝槽設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了超低柵極電荷（QG <10 nC）與低導(dǎo)通電阻的極致平衡，結(jié)合晶圓減薄技術(shù)將襯底電阻對(duì)RDS(ON)的影響從50%降至22%，顯著提升了功率密度與熱性能。其軟恢復(fù)體二極管和低Qrr特性有效抑制電壓尖峰與電磁干擾，確保高可靠性，同時(shí)支持ORV3 開放式機(jī)架標(biāo)準(zhǔn)，適配下一代大功率處理器。在汽車領(lǐng)域，T10系列覆蓋40V/80V電壓等級(jí)，支持48V車載系統(tǒng)與傳統(tǒng)12V架構(gòu)。其中，T10-M采用特定應(yīng)用架構(gòu)，具有極低的RDS(ON)和軟恢復(fù)體二極管，專門針對(duì)電機(jī)控制和負(fù)載開關(guān)進(jìn)行了優(yōu)化。

安森美的新型MOSFET還采用了Top Cool 封裝技術(shù)，通過頂部散熱設(shè)計(jì)提升熱管理效率，滿足車規(guī)級(jí)嚴(yán)苛要求。以Top Cool中的TCPAK57為例，其尺寸僅5mm x 7mm，在頂部有一個(gè)16.5mm2的散熱焊盤，可以將熱量直接傳導(dǎo)到散熱器上，而無需先經(jīng)過PCB。采用TCPAK57封裝能充分利用PCB的兩面，減少PCB發(fā)熱，提高可靠性和功率密度。

柵極驅(qū)動(dòng)與電流檢測(cè)的協(xié)同創(chuàng)新

柵極驅(qū)動(dòng)器是實(shí)現(xiàn)電機(jī)高效控制與系統(tǒng)安全的核心部件，其作用涵蓋功率轉(zhuǎn)換、動(dòng)態(tài)響應(yīng)與故障保護(hù)等多個(gè)維度。安森美通過高驅(qū)動(dòng)能力、低損耗架構(gòu)與智能保護(hù)功能，不僅實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的精準(zhǔn)控制，更通過與電流檢測(cè)技術(shù)的深度協(xié)同，為EPS系統(tǒng)的能效、安全與可靠性提供了全方位保障。

圖 FAD3171/FAD3151單通道車用浮柵驅(qū)動(dòng)器

FAD3151MXA和FAD3171MXA是110V、2.5A的多功能單通道車用柵極驅(qū)動(dòng)器，適用于驅(qū)動(dòng)最高達(dá)110V的高速功率MOSFET。FAD3151MXA和FAD3171MXA集成去飽和檢測(cè)功能，可在短路和過流工況下保護(hù)功率開關(guān)器件。這兩款驅(qū)動(dòng)器還配備軟關(guān)斷機(jī)制，當(dāng)檢測(cè)到去飽和狀態(tài)時(shí)，會(huì)降低器件關(guān)斷速度，以防止重載條件下功率MOSFET在快速關(guān)斷時(shí)高di/dt導(dǎo)致的電壓尖峰損壞器件。

NCV51513和NCV51511是車用高邊和低邊柵極驅(qū)動(dòng)器， 具有高驅(qū)動(dòng)電流能力和選項(xiàng)， 針對(duì)DC-DC電源和逆變器進(jìn)行了優(yōu)化。這兩款驅(qū)動(dòng)器采用半橋或同步降壓架構(gòu)驅(qū)動(dòng)MOSFET，其中NCV51513為130V半橋驅(qū)動(dòng)器，器件通過無死區(qū)（xA版本）或內(nèi)部80ns死區(qū)（xB版本）與互鎖功能，保護(hù)輸出MOSFET免受過沖事件影響。NCV51511為80V驅(qū)動(dòng)器，適用于在半橋或同步降壓配置中驅(qū)動(dòng)N溝道MOSFET的高壓側(cè)和低壓側(cè)。

在EPS系統(tǒng)中，電流檢測(cè)技術(shù)扮演著工況感知的關(guān)鍵角色，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)相電流并反饋至控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和扭矩的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)與系統(tǒng)安全保護(hù)。安森美電流檢測(cè)放大器是集成增益電阻的高精度運(yùn)算放大器，在減少系統(tǒng)功耗、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的同時(shí)，通過極低的溫度系數(shù)抑制阻值溫漂，進(jìn)一步提升檢測(cè)精度。該類產(chǎn)品還具備低電流消耗、低壓供電、軌到軌輸出、超寬增益帶寬積、多通道集成及微型封裝等特性。

圖 安森美的電流檢測(cè)放大器

安森美提供3個(gè)產(chǎn)品系列覆蓋不同最高共模電壓，NCV21x系列最高可耐受26 V共模電壓，NCV2167x系列則可耐40 V共模電壓，NCV7041和NCV703x系列最高可工作在80 V共模電壓，可適配48V供電系統(tǒng)。這些產(chǎn)品均采用零漂移架構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)極高的精度，允許在電路中選用盡可能小的采樣電阻，以此降低采樣電阻的損耗。值得一提的是，零漂移架構(gòu)能夠持續(xù)校準(zhǔn)偏置電壓，這不僅可以保證偏置電壓維持在較低水平，還能減少偏置電壓隨溫度和時(shí)間的變化，提升產(chǎn)品在整個(gè)生命周期內(nèi)的性能。另外，該架構(gòu)還能降低采樣電阻直流電壓的低頻噪聲。

EPS參考設(shè)計(jì)

為了幫助客戶加快設(shè)計(jì)，安森美還提供完整的EPS參考設(shè)計(jì)，其特殊之處在于采用了冗余的電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，即兩個(gè)三相全橋并聯(lián)以確保系統(tǒng)功能可靠性，滿足轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能安全需求。此外，安森美在設(shè)計(jì)中采用相電流檢測(cè)運(yùn)放來放大電機(jī)電流信號(hào)以便進(jìn)行精準(zhǔn)控制，設(shè)計(jì)工程師可在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)根據(jù)空間和散熱需求選擇不同的MOSFET封裝類型。

從機(jī)械傳動(dòng)到智能電控，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的進(jìn)化史，本質(zhì)上是人類對(duì)駕駛自由不斷探索的縮影。安森美以系統(tǒng)級(jí)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，不僅重構(gòu)了EPS的技術(shù)邊界，更在汽車電動(dòng)化與智能化的浪潮中，為未來出行注入了無限可能。當(dāng)技術(shù)突破與場(chǎng)景需求產(chǎn)生共振，安森美正用科技力量重新定義人與車的交互，讓每一次駕駛，都成為未來出行的預(yù)演。