APM16系列升压转换器阶段：电动汽车车载充电器的理想选择

在电动汽车（EV）和插电式混合动力汽车（PHEV）的发展中，车载充电器（OBC）的性能至关重要。ON Semiconductor的APM16系列升压转换器阶段模块，如FAM65CR51XZ1和FAM65CR51XZ2，为OBC的功率因数校正（PFC）阶段提供了高效、可靠的解决方案。本文将详细介绍这些模块的特点、应用、电气特性等方面，帮助电子工程师更好地了解和应用该产品。

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一、产品特点

1. 集成化设计

该模块为集成式SIP或DIP升压转换器阶段功率模块，适用于EV或PHEV的OBC。其采用5 kV/1 sec电气隔离基板，便于组装，同时满足IEC60664 - 1和IEC 60950 - 1的爬电距离和电气间隙要求。

2. 紧凑设计

模块具有低总模块电阻，采用ALN基板，热阻低，且设计紧凑。此外，模块支持序列化，可实现完全可追溯性。

3. 高可靠性

产品通过AEC - Q101和AQG324认证，具备PPAP能力，符合UL94V - 0标准，并且是无铅产品，符合RoHS指令。

二、应用领域

主要应用于PHEV或EV的OBC的PFC阶段。通过使用该模块，可以设计出小型、高效且可靠的系统，有助于降低车辆的燃油消耗和CO₂排放。同时，简化的组装过程、优化的布局、高度集成以及改善的热性能，使得整个系统的性能得到显著提升。

三、订购信息

部件编号	封装	引脚成型	DBC材料	无铅及符合RoHS	工作温度（Ta）	运输
FAM65CR51XZ1	APMCD - A16	Y形	AlN	是	-40 °C ~ 125 °C	72个/管
FAM65CR51XZ2	APMCD - B16	L形	AlN	是	-40 °C ~ 125 °C	72个/管

四、引脚配置和内部电路

1. 引脚配置

引脚编号	名称	描述
1, 2	AC1	PFC桥的第1相支路
3	NC	未连接
4	NC	未连接
5, 6	B+	正电池端子
7, 8	Q1 Source	Q1的源极端子
9	Q1 Gate	Q1的栅极端子
10	Q2 Gate	Q2的栅极端子
11, 12	Q2 Source	Q2的源极端子
13	NC	未连接
14	NC	未连接
15, 16	AC2	PFC桥的第2相支路

2. 内部等效电路

模块的内部等效电路包含MOSFET和升压二极管等元件，其绝对最大额定值和电气特性如下：

MOSFET特性

符号	参数	最大值	单位
VDS (Q1~Q2)	漏源电压	650	V
VGS (Q1~Q2)	栅源电压	±20	V
ID (Q1~Q2)	连续漏极电流（TC = 25°C, VGS = 10 V）	64	A
ID (Q1~Q2)	连续漏极电流（TC = 100°C, VGS = 10 V）	40	A
EAS (Q1~Q2)	单脉冲雪崩能量	623	mJ
PD	功率耗散（TC = 25°C, VGS = 10 V）	463	W
TJ	最大结温	-55 to +150	°C
TC	最大壳温	-40 to +125	°C
TSTG	存储温度	-40 to +125	°C

升压二极管特性

符号	参数	最大值	单位
VRRM	峰值重复反向电压	600	V
VRWM	工作峰值反向电压	600	V
VR	直流阻断电压	600	V
IF(AV)	平均整流正向电流（TC = 25 °C）	15	A
IFSM	非重复峰值浪涌电流（半波1相60 Hz）	45	A
TJ	最大结温	-55 to +175	°C
TC	最大壳温	-40 to +125	°C
TSTG	存储温度	-40 to +125	°C
EAVL	雪崩能量（2.85 A, 1 mH）	4	mJ

五、电气特性

1. MOSFET电气规格

在TJ = 25 °C时，MOSFET的电气特性包括漏源击穿电压、栅源阈值电压、导通电阻、正向跨导、栅源泄漏电流和漏源泄漏电流等。例如，BVDSS（漏源击穿电压）最小值为650 V，VGS(th)（栅源阈值电压）在3.0 - 5.0 V之间。

2. 动态特性

包括输入电容、输出电容、反向传输电容、有效输出电容、栅极电阻、栅极电荷等。例如，Ciss（输入电容）在VDS = 400 V, VGS = 0 V, f = 1 MHz时为4864 pF。

3. 开关特性

如开启时间、开启延迟时间、上升时间、关断时间、关断延迟时间和下降时间等。例如，开启时间为87 ns，关断时间为146 ns。

4. 体二极管特性

包括源漏二极管电压、反向恢复时间和反向恢复电荷等。例如，源漏二极管电压在20 A, VGS = 0 V时为0.95 V。

六、热阻和隔离特性

1. 热阻

MOSFET芯片和二极管芯片的热阻特性，如RθJC（结到壳热阻）和RθJS（结到散热器热阻）。MOSFET芯片的RθJC典型值为0.19 °C/W，二极管芯片的RθJC典型值为0.74 °C/W。

2. 隔离特性

在5 kV、50 Hz的测试电压下，基板与控制引脚或电源端子之间的隔离电阻为100 MΩ。

七、典型特性

1. MOSFET典型特性

包含归一化功率耗散与壳温、最大连续ID与壳温、传输特性、正向二极管特性、导通区域特性、导通电阻与栅源电压、RDS(norm)与结温、归一化栅极阈值电压与温度、归一化击穿电压与温度、Eoss与漏源电压、电容变化、栅极电荷特性、导通电阻随漏极电流和栅极电压的变化、安全工作区、峰值电流能力和峰值瞬态功率能力等特性曲线。

2. 二极管典型特性

包括典型正向电压降与正向电流、典型反向电流与反向电压、电容、反向恢复时间与di/dt、反向恢复电流与di/dt、反向恢复电荷与di/dt等特性曲线。

八、机械尺寸

APMCD - A16和APMCD - B16两种封装的模块都有详细的机械尺寸说明，包括各尺寸的最小值、标称值和最大值。同时，提供了通用标记图，方便工程师识别产品信息。

总结

ON Semiconductor的FAM65CR51XZ1和FAM65CR51XZ2模块在电动汽车车载充电器的PFC阶段具有显著优势。其集成化设计、高可靠性、良好的电气和热性能，为电子工程师提供了一个可靠的解决方案。在实际应用中，工程师需要根据具体的设计要求，合理选择模块，并注意其各项参数和特性，以确保系统的性能和可靠性。你在设计过程中是否遇到过类似模块的应用问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。