电动汽车对电源芯片与功率器件挑战(3)

IGBT位于逆变器中，为混合系统的电机提供能量。英飞凌IGBT技术可为HEV动力系统带来诸多优势。沟槽场终止技术可降低传导损耗和开关损耗，同时可使尺寸缩小30%。英飞凌结合沟道场终止IGBT(绝缘栅双极晶体管)技术和Emcon二极管技术进行开发的HybridPACK1功率模块用于轻度混合动力汽车；HybridPACK2则完全混合动力汽车应用。

几年前，汽车中的功率器件大多数都是55V到60V的MOSFET，主要用于汽车的动力传动系统。现在的汽车则采用20V到600V的功率器件。对于动力转向及制动这类应用，开发工程师正在寻找具有低导通阻抗的高性能低压沟道型MOSFET，以降低汽车的功耗。

IR由体积最小的HEV，也就是所谓微型混合动力汽车开始，为它们的启动/停止功能提供极为耐用的MOSFET。启动/停止功能让汽车在交通灯前停车或者下山时自动停止内燃引擎操作，而相关的制动能量便可以补充给电池。频繁的引擎发动，使起动器或者集成式起动发电机要求非常耐用的功率管理方案，这是因为当你以车匙发动汽车时，普通的起动器只会发动引擎一次，但集成式起动发电机则要在频繁的启动/停止周期中应付高得多的功率。IR的AUIRS2003S是一款高功率MOSFET驱动器，并备有高、低侧参考输出通道，适用于恶劣的汽车环境及引擎罩下的应用。这款输出驱动器具有高脉冲电流缓冲级，可将驱动器跨导降至最低，而浮动通道可在最高200V的高侧配置中驱动一个N沟道功率MOSFET。该器件还提供低静态电流，可为高侧电路带来低成本自举电源。

为了满足电池和功率管理、以及相关的DC/DC转换器的要求，IR的HEV方案系列也包括了具备非常低EMI和优化了的开关性能的驱动器及开关。例如最新的DirectFETMOSFET产品便完全不用键合线，并且因为消除了大部分的寄生电感，以及具备最小的封装电阻，所以能够提供最佳的开关性能。除了领先行业的低导通电阻、卓越的开关性能和增强了的温度能效(例如双侧散热)，这款十分先进的无键合线芯片尺寸封装让设计的体积显著减小，特别适用于高功率要求或者如HEVDC/DC转换器这些快速开关应用。

AllegroMicroSystems公司具有故障诊断和报告功能的全桥式MOSFET预驱动器A4940，采用超小型封装，提供灵活的输入接口、自举监控电路、宽泛的工作电压(5.5至50V)和温度(40℃至+150℃)范围。该器件特别针对使用大功率电感负载(如：直流电刷电动机)的汽车应用而设计。

压电喷射或高强度照明等其它应用需要100V到200V的功率器件和驱动器。而点火IGBT和混合动力电动汽车在使用300V到1,000V以上的IGBT。飞兆半导体公司的栅极驱动器FAN7080x系列，让工程师开发出在所有操作条件下更准确、精密的燃油喷射控制系统，从而提高燃油效率。这些栅极驱动器在高侧和桥驱动器应用中驱动MOSFET和IGBT，如直接燃油喷射系统和电机控制。与市场上同类器件相比，它们的静态功耗减少一半以上(静态电流100μA对比240μA)，容许设计人员优化系统和扩大工作范围。

绝缘栅双极晶体管(IGBT)和功率MOSFET作为混合动力汽车的核心技术，吸引功率半导体厂商纷纷瞄准这个庞大的市场。ISuppli曾预测汽车IGBT市场有望以17.2%的年复合增长率高速发展，位居汽车电源管理器件之首，MOSFET市场增长居其次。虽然在未来几年中混合动力车辆还将只是占据车辆市场的一小部分，但混合动力对逆变器和DC/DC的集中需求将形成市场对IGBT和功率MOSFET的巨大需要。