一、 概述

在中國(guó)電動(dòng)兩輪車已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚慕煌üぞ摺Ｗ?019年國(guó)標(biāo)（GB 17761-2018）實(shí)施后，48V新國(guó)標(biāo)電動(dòng)自行車逐漸成為市場(chǎng)主流，目前約占電動(dòng)兩輪車總銷量的70%以上。屏蔽柵金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（SGT-MOSFET）作為新國(guó)標(biāo)電動(dòng)自行車控制器的核心器件，其性能決定了控制器的整體效率和長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性和安全性。上海貝嶺作為MOSFET市場(chǎng)的主要供應(yīng)商之一，現(xiàn)推出針對(duì)新國(guó)標(biāo)電動(dòng)自行車控制器的新產(chǎn)品70V 5mΩ SGT MOSFET BLP05N07，該器件針對(duì)新國(guó)標(biāo)電動(dòng)自行車應(yīng)用特點(diǎn)，結(jié)合多年SGT設(shè)計(jì)、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化器件擊穿電壓和降低開關(guān)及導(dǎo)通損耗，助力客戶產(chǎn)品安全高效運(yùn)行。

二、 新國(guó)標(biāo)電動(dòng)自行車控制器應(yīng)用解析

48V新國(guó)標(biāo)電動(dòng)自行車控制器是70V SGT MOSFET的主要應(yīng)用場(chǎng)景，圖1展示了該類驅(qū)動(dòng)器的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其核心為6顆MOSFET器件組成的三相全橋逆變電路。該應(yīng)用場(chǎng)景具有瞬態(tài)過(guò)載、短路電流大等特點(diǎn)，因此對(duì)MOSFET器件的技術(shù)要求主要是在短路工況和瞬態(tài)大電流工況下的可靠性。圖2所示為主流新國(guó)標(biāo)控制器在母線電壓54V（即常規(guī)48V電池滿電狀態(tài)）下的短路波形，測(cè)得短路工況下MOSFET器件漏源極間電壓過(guò)沖最高可達(dá)65.02V。傳統(tǒng)電動(dòng)自行車控制器普遍采用60V 器件，短路電壓過(guò)沖值已接近60V器件的實(shí)際擊穿電壓，長(zhǎng)期運(yùn)行存在潛在風(fēng)險(xiǎn)。使用貝嶺70V 器件可顯著提升系統(tǒng)的安全冗余，有效增強(qiáng)整機(jī)安全性和可靠性。

圖1 新國(guó)標(biāo)電動(dòng)自行車控制器拓?fù)鋱D

圖2 短路工況下功率器件漏源極間電壓過(guò)沖

三、 貝嶺SGT技術(shù)平臺(tái)

截至目前，貝嶺SGT產(chǎn)品線已經(jīng)涵蓋了40/60/70/80/85/100/135/150/200共9個(gè)電壓檔位，并衍生了上百款各種電流能力及各種封裝形式的產(chǎn)品，且均已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)供貨。出色的設(shè)計(jì)讓貝嶺SGT產(chǎn)品比市場(chǎng)主流競(jìng)品有顯著性能優(yōu)勢(shì)，同時(shí)依托成熟的特色工藝線，保證了貝嶺SGT產(chǎn)品在可靠性、良率、參數(shù)穩(wěn)定性方面也有上佳表現(xiàn)。

四、 BLP05N07產(chǎn)品核心優(yōu)勢(shì)

能效領(lǐng)跑——低導(dǎo)通電阻Rds(on)

導(dǎo)通電阻決定了功率MOSFET在導(dǎo)通期間內(nèi)的損耗，在同等規(guī)格、相同封裝下，貝嶺器件相較于市場(chǎng)主流競(jìng)品具有更低的導(dǎo)通電阻Rds(on)。

圖3 導(dǎo)通電阻Rds(on) 對(duì)比

動(dòng)態(tài)性能升級(jí)——低柵極電荷

柵電荷可以客觀地描述驅(qū)動(dòng)損耗，在同等規(guī)格、相同封裝下，貝嶺器件比市場(chǎng)主流競(jìng)品具有更小的柵電荷，可有效降低開關(guān)驅(qū)動(dòng)損耗。

圖4 柵極電荷對(duì)比

溫控表現(xiàn)卓越——板級(jí)溫升表現(xiàn)

得益于低導(dǎo)通電阻，在新國(guó)標(biāo)電動(dòng)自行車控制器400W穩(wěn)態(tài)帶載測(cè)試中，同等散熱條件下，BLP05N07的溫升比市場(chǎng)主流競(jìng)品低1.5℃，如圖5所示。在兩倍額定功率800W極限過(guò)載測(cè)試中，5分鐘溫升測(cè)試結(jié)果比市場(chǎng)主流競(jìng)品低2.5℃，如圖6所示。此外，在相同輸出功率條件下，貝嶺器件低導(dǎo)通損耗的特點(diǎn)可以提高電動(dòng)自行車的續(xù)航里程。

圖5 新國(guó)標(biāo)電動(dòng)自行車控制器400W穩(wěn)態(tài)溫升測(cè)試

圖6 新國(guó)標(biāo)電動(dòng)自行車控制器800W極限過(guò)載測(cè)試

抗短路能力強(qiáng)勁——8us超長(zhǎng)耐受

貝嶺BLP05N07的短路耐受能力可以滿足新國(guó)標(biāo)電動(dòng)自行車控制器在48V電池滿電壓狀態(tài)下發(fā)生短路的可靠性要求。圖7為使用BLP05N07的控制器在54V 母線電壓下的相間短路波形，器件短路耐受時(shí)長(zhǎng)超過(guò)8us。

圖7 母線電壓54V下相間短路

五、 貝嶺功率器件選型方案

上海貝嶺功率針對(duì)新國(guó)標(biāo)電動(dòng)自行車、電動(dòng)輕便摩托車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)叉車和輕型低速四輪車控制器應(yīng)用設(shè)計(jì)有多條SGT產(chǎn)品線，包含70V、85V、100V、110V、135V和150V等電壓等級(jí)器件，歡迎垂詢！具體型號(hào)參考表1。

表1 功率器件選型列表