onsemi NVXK2VR40WXT2 SiC功率MOSFET模块：xEV车载充电器的理想之选

在电子工程师的日常工作中，为特定应用选择合适的功率模块至关重要。今天，我们就来深入探讨onsemi的NVXK2VR40WXT2这款1200V、40mΩ、55A的三相桥功率模块，看看它在xEV车载充电器（OBC）应用中能带来怎样的优势。

文件下载：onsemi NVXK2VR40WXT2碳化硅 (SiC) 模块.pdf

产品概述

NVXK2VR40WXT2是一款采用DIP封装的碳化硅（SiC）三相桥功率模块，专为xEV车载充电器应用而设计。它具有以下显著特点：

• 电气性能出色：具备1200V的漏源击穿电压（V(BR)DSS），最大连续漏极电流（ID）可达55A，脉冲漏极电流（IDM）更是高达170A，能满足高功率应用的需求。
• 设计紧凑：紧凑的设计有助于降低模块的总电阻，提高系统效率。
• 可追溯性强：模块进行了序列化处理，方便实现全面的追溯。
• 符合多项标准：该模块符合无铅、ROHS和UL94V - 0标准，并且通过了AEC - Q101和AQG324汽车级认证，确保了产品在汽车应用中的可靠性。

关键参数与特性

最大额定值

在实际应用中，了解模块的最大额定值是确保其安全可靠运行的基础。以下是一些重要的最大额定值参数：	参数	符号	值	单位
漏源电压	VDss	1200	V
栅源电压	VGs	+25 / -15	V
推荐的栅源电压工作值（T≤175°C）	VGSop	+20 / -5	V
连续漏极电流（Tc = 25°C）	ID	55	A
脉冲漏极电流（Tc = 25°C）	IDM	170	A
单脉冲浪涌漏极电流能力（Tc = 25°C, tp = 10μs, RG = 4.7Ω）	IDsc	495	A
工作结温	TJ	-55 至 175	°C
储存温度	Tstg	-40 至 125	°C
源极电流（体二极管）	Is	55	A
单脉冲漏源雪崩能量	EAS	338	mJ

需要注意的是，超过最大额定值表中列出的应力可能会损坏器件，影响其功能和可靠性。

热特性

热管理对于功率模块的性能和寿命至关重要。NVXK2VR40WXT2的热特性参数如下：	参数	符号	典型值	最大值	单位
结到壳的热阻	RθJC	0.37	0.47	°C/W
结到散热器的热阻	RθJS	0.84	0.95	°C/W

这些热阻参数是在特定条件下测量得到的，例如，RθJC是在无限散热器且Tc = 100°C的条件下测量，RθJS是在组装到3mm厚铝散热器，散热器底面无限冷却且温度为85°C，通过38μm厚、热导率为6.5W/mK的导热界面材料（TIM）的条件下测量。

电气特性

电气特性是评估功率模块性能的关键指标。以下是一些重要的电气特性参数：

关断特性

• 漏源击穿电压（V(BR)DSS）：在VGS = 0V，ID = 1mA的条件下，为1200V。
• 漏源击穿电压温度系数（V(BR)DSS / TJ）：在ID = 1mA，参考温度为25°C时，为450 - mV/°C。
• 零栅压漏极电流（IDSS）：在VGS = 0V，VDS = 1200V，TJ = 25°C时为100μA，TJ = 175°C时为1mA。
• 栅源泄漏电流（IGSS）：在VGS = +25 / -15V，VDS = 0V时，为±1μA。

导通特性

• 栅极阈值电压（VGS(TH)）：在VGS = VDS，ID = 10mA的条件下，范围为1.8 - 4.3V。
• 推荐栅极电压（VGOP）：范围为 -5 至 +20V。
• 漏源导通电阻（RDS(on)）：在VGS = 20V，ID = 35A，TJ = 25°C时，典型值为40mΩ，最大值为59mΩ；在TJ = 175°C时，典型值为71mΩ。
• 正向跨导（gFS）：在VDS = 20V，ID = 35A时，典型值为20S。

电荷、电容与栅极电阻

• 输入电容（Ciss）：在VGS = 0V，f = 1MHz时，为1789pF。
• 输出电容（Coss）：在VDS = 800V时，为139pF。
• 反向传输电容（CRSS）：为12.5pF。
• 总栅极电荷（QG(TOT)）：在VGS = -5 / 20V，VDS = 600V，ID = 47A时，为106nC。
• 阈值栅极电荷（QG(TH)）：为18nC。
• 栅源电荷（QGS）：为34nC。
• 栅漏电荷（QGD）：为26nC。
• 栅极电阻（RG）：在VGS = 0V，f = 1MHz时，范围为2 - 9Ω。

电感开关特性

• 导通延迟时间（td(ON)）：在VGS = -5 / 20V，VDS = 800V时，为17ns。
• 上升时间（tr）：在ID = 47A，RG = 4.7Ω，电感负载的条件下，为20ns。
• 关断延迟时间（td(OFF)）：为30ns。
• 下降时间（tf）：为9ns。
• 导通开关损耗（EON）：为366mJ。
• 关断开关损耗（EOFF）：为200mJ。
• 总开关损耗（Etot）：为566mJ。

漏源二极管特性

• 连续漏源二极管正向电流（IsD）：在VGS = -5V，TJ = 25°C时，为55A。
• 脉冲漏源二极管正向电流（IsDM）：在VGS = -5V，TJ = 25°C时，为170A。
• 正向二极管电压（VsD）：在VGS = -5V，IsD = 17.5A，TJ = 25°C时，为3.7V。
• 反向恢复时间（tRR）：在VGS = -5V，dIg/dt = 1000A/μs，IsD = 17.5A时，为24ns。
• 峰值反向恢复电流（IRRM）：为10.4A。
• 充电时间（ta）：为12.4ns。
• 放电时间（tb）：为11.6ns。
• 反向恢复电荷（QRR）：为125nC。

引脚说明

NVXK2VR40WXT2模块共有32个引脚，每个引脚都有其特定的功能。以下是部分重要引脚的说明：	引脚编号	名称	描述
3	G2	Q2栅极
4	S2	Q2源极
5	G1	Q1栅极
6	S1	Q1源极
17, 18	B -	负电源端子
21, 22	PH1	相1输出
23, 24	PH2	相2输出
25, 26	PH3	相3输出
29	NTC1	NTC引脚1
30	NTC2	NTC引脚2
31, 32	B +	正电源端子

典型应用与特性曲线

典型应用

该模块主要应用于xEV车载充电器的功率因数校正（PFC）电路中，能够有效提高充电器的效率和功率密度。

典型特性曲线

文档中提供了一系列典型特性曲线，如导通区域特性、归一化导通电阻与漏极电流和栅极电压的关系、导通电阻随温度的变化、导通电阻与栅源电压的关系、传输特性、二极管正向电压与电流的关系等。这些曲线有助于工程师更直观地了解模块在不同工作条件下的性能表现，从而进行更合理的电路设计。

总结

onsemi的NVXK2VR40WXT2 SiC功率MOSFET模块凭借其出色的电气性能、紧凑的设计、良好的热特性和符合多项标准的特点，成为xEV车载充电器应用的理想选择。作为电子工程师，在设计相关电路时，我们需要充分考虑模块的各项参数和特性，结合实际应用需求，合理选择和使用该模块，以实现系统的高效、可靠运行。你在实际应用中是否使用过类似的功率模块？遇到过哪些问题和挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。