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ｋS著電動(dòng)自行車國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的不斷改進(jìn)，電動(dòng)自行車向著低速、高安全性和長(zhǎng)續(xù)航里程等方向逐漸演進(jìn)。與此同時(shí)，市場(chǎng)對(duì)于高速、智能和長(zhǎng)續(xù)航的電動(dòng)輕便摩托車及電動(dòng)摩托車的熱情也不斷上升。

功率MOSFET作為電動(dòng)兩輪車控制器的核心器件，其性能決定了控制器系統(tǒng)的整體效率。上海貝嶺作為功率MOSFET市場(chǎng)的主要供應(yīng)商之一，現(xiàn)推出針對(duì)電動(dòng)輕便摩托車控制器的新產(chǎn)品BLP04N11，該器件針對(duì)電摩控制器應(yīng)用特點(diǎn)，優(yōu)化器件擊穿電壓和降低開(kāi)關(guān)及導(dǎo)通損耗，助力客戶產(chǎn)品迸發(fā)更高峰值性能。

二、電動(dòng)輕便摩托車控制器應(yīng)用解析

電動(dòng)輕便摩托車通常使用鋰電池供電，使用電池電壓擋位可分為48V、60V及72V，配備的電機(jī)額定功率范圍在400W~3000W。電動(dòng)輕便摩托車控制器的核心組成部分之一為功率MOSFET組成的三相全橋逆變電路。逆變電路受MCU的PWM調(diào)制及對(duì)應(yīng)的柵極驅(qū)動(dòng)器控制，實(shí)現(xiàn)直流到交流的變換，從而驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

圖1 電動(dòng)輕便摩托車控制器拓?fù)鋱D

三、貝嶺SGT技術(shù)平臺(tái)及BLP04N11器件特點(diǎn)

上海貝嶺基于上海積塔最新SGT Gen2平臺(tái)，研發(fā)110V SGT MOSFET器件系列產(chǎn)品，在SGT Gen1平臺(tái)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化屏蔽柵結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)終端結(jié)構(gòu)，使得器件具有較低的導(dǎo)通電阻和較高的擊穿電壓。針對(duì)電動(dòng)輕型摩托車控制器應(yīng)用中高效開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換和低導(dǎo)通損耗的應(yīng)用需求，貝嶺BLP04N11對(duì)應(yīng)優(yōu)化效果如下：

1低導(dǎo)通電阻Rds(on)

提高電動(dòng)輕型摩托車控制器的能效水平的一個(gè)方式是降低器件導(dǎo)通損耗。導(dǎo)通電阻Rds(on)決定了功率MOSFET在導(dǎo)通器期間內(nèi)的損耗。在使用相同封裝的情況下，貝嶺器件相較于市場(chǎng)主流同規(guī)格產(chǎn)品，具有更低的導(dǎo)通電阻Rds(on) ，導(dǎo)通損耗的降幅可達(dá)5%。

圖2 導(dǎo)通電阻Rds(on)對(duì)比

2低FOM值

提高電動(dòng)輕型摩托車控制器的能效水平的另一個(gè)方式是降低開(kāi)關(guān)損耗。對(duì)于相同的驅(qū)動(dòng)電路，較低的柵極電荷使得開(kāi)關(guān)速度加快，以降低開(kāi)關(guān)損耗。性能品質(zhì)因數(shù)Figure of Merit （FOM=Rds(on) × Qg，Rds(on) 導(dǎo)通電阻，Qg柵極總電荷），簡(jiǎn)稱FOM值，是MOSFET的一個(gè)重要指標(biāo)，用于評(píng)估性能的優(yōu)劣。在使用相同封裝的情況下，貝嶺器件相較于市場(chǎng)主流同規(guī)格產(chǎn)品，具有相對(duì)較低的FOM值。6.5%的降幅可以提高輕型電摩控制器的整體能效和減少器件的負(fù)載，可提高控制器的使用壽命。

圖3 FOM值對(duì)比

3板級(jí)溫升表現(xiàn)

得益于貝嶺BLP04N11產(chǎn)品較低的導(dǎo)通電阻Rds(on)和電荷參數(shù)，在輕便電摩控制器額定功率1500 W的穩(wěn)態(tài)帶載測(cè)試中，與市場(chǎng)主流產(chǎn)品相比整體可減少來(lái)4~6%的損耗。若在相同輸出功率的情況下，貝嶺器件低損耗的特點(diǎn)可以提高電動(dòng)輕型摩托車的續(xù)航里程。若在過(guò)溫保護(hù)點(diǎn)不變的情況下，貝嶺器件可以允許客戶控制器輸出更高功率。

圖4 輕型電摩控制器1500W穩(wěn)態(tài)帶載測(cè)試

4抗短路能力

貝嶺BLP04N11產(chǎn)品為應(yīng)對(duì)控制器應(yīng)用中的極端工況，加強(qiáng)器件抗短路能力，可以滿足72V鋰電電池滿電、饋電等不同工作電壓下的輕型電摩控制器相間短路的可靠性要求。

圖5 母線電壓84V下相間短路波形

四、貝嶺功率器件選型方案

上海貝嶺功率針對(duì)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