【導(dǎo)讀】隨著汽車朝向電子化發(fā)展，無論是傳統(tǒng)燃油車還是混合／純電動(dòng)車，都使用越來越多的電子零部件，使得汽車應(yīng)用市場(chǎng)蓬勃發(fā)展，也為電子產(chǎn)業(yè)帶來龐大的商機(jī)。本文將為您簡(jiǎn)介汽車應(yīng)用市場(chǎng)的發(fā)展，以及由Nexperia所推出的解決方案。
汽車電子市場(chǎng)快速發(fā)展商機(jī)龐大
汽車應(yīng)用除了朝向電動(dòng)化發(fā)展之外，就算是燃油車也逐步增加越來越多的安全、照明、娛樂設(shè)備，采用越來越多的電子系統(tǒng)，常見的汽車電子應(yīng)用包括ADAS雷達(dá)傳感器模塊、安全氣囊控制器、防死鎖制動(dòng)系統(tǒng)、自動(dòng)HVAC BLDC電機(jī)、冷卻風(fēng)扇、電子燃油噴射、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向、自適應(yīng)LED前照燈、車載充電器（On-Board Charger, OBC）、車載網(wǎng)絡(luò)（CAN/LIN/FlexRay）、多媒體／信息娛樂系統(tǒng)、觸摸屏幕、攝像機(jī)、LED照明、DC/DC轉(zhuǎn)換器等，所需的電子產(chǎn)品與市場(chǎng)商機(jī)相當(dāng)龐大。
此外，當(dāng)今世界對(duì)汽車要求必須更加節(jié)能高效，全球各國政府均強(qiáng)制規(guī)定降低汽車的二氧化碳排放量，以應(yīng)對(duì)氣候變化和保護(hù)資源。因此，核心之處在于動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)——不論是燃燒式動(dòng)力還是混合動(dòng)力或全電動(dòng)系統(tǒng)，而動(dòng)力系統(tǒng)、底盤、安全、照明和車身電子設(shè)備方面的創(chuàng)新技術(shù)和系統(tǒng)，也有助于提升車輛的整體效能，以減少燃油消耗、二氧化碳排放量并降低成本。當(dāng)今的汽車正在經(jīng)歷著重大變革，車廠與汽車零部件制造商都必須提升產(chǎn)品的效率與效能，才能因應(yīng)市場(chǎng)需求的變化。
Nexperia公司生產(chǎn)的產(chǎn)品相當(dāng)多樣，包括雙極晶體管、二極管、靜電放電保護(hù)（ESD）、瞬態(tài)電壓抑制二極管（TVS）、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管（MOSFET）和邏輯器件等，針對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，Nexperia始終如一地提供具有優(yōu)異功能和出色性能的產(chǎn)品，并采用適當(dāng)?shù)姆庋b，從而幫助用戶在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中通過“提升效率”致勝。
Nexperia為汽車產(chǎn)業(yè)提供各種專用分立器件、MOSFET器件和邏輯器件，產(chǎn)品完全符合AEC-Q100/Q101標(biāo)準(zhǔn)，配合傳統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)、底盤和車身電子設(shè)備，Nexperia的創(chuàng)新解決方案支持各種新型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，兼容未來設(shè)計(jì)方案，從無線汽車安全系統(tǒng)到電動(dòng)車充電器，應(yīng)用十分廣泛，以專用的制造和供應(yīng)鏈為基礎(chǔ)，生產(chǎn)節(jié)能高效且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔的產(chǎn)品，并能夠滿足長(zhǎng)期批量供貨需求。以下將為您重點(diǎn)介紹Nexperia幾款重點(diǎn)產(chǎn)品供您參考。
滿足汽車以太網(wǎng)規(guī)范的ESD保護(hù)器件
為了在汽車連接和電氣化方面邁出下一步，需要高速和高帶寬的汽車以太網(wǎng)，眾多行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者在OPEN Alliance SIG內(nèi)開展合作，以鼓勵(lì)汽車采用以太網(wǎng)，關(guān)鍵目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有IEEE 100BASE-T1/1000BASE-T1物理層規(guī)范的部署，并補(bǔ)充符合性和互操作性的規(guī)范，但隨著更先進(jìn)的電氣設(shè)計(jì)，分立式ESD保護(hù)則變得越來越重要。
Nexperia針對(duì)汽車以太網(wǎng)ESD保護(hù)器件推出多款產(chǎn)品組合，這些器件均符合AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)，并且符合IEEE OPEN Alliance 100BASE-T1和1000BASE-T1標(biāo)準(zhǔn)的ESD保護(hù)器件，旨在保護(hù)兩條總線線路免受ESD和其他瞬變?cè)斐傻膿p壞。
以Nexperia推出的PESD2ETH1GXT-Q、PESD1ETH1GLS-Q和PESD1ETH1GXLS-Q為例，這三款器件是基于硅的，與壓敏電阻等替代ESD保護(hù)解決方案相比，具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，可提供更高的可靠性，改進(jìn)的1 pF（最大值）二極管電容，可確保更好的信號(hào)完整性。
由于這些ESD保護(hù)器件完全符合IEEE OPEN Alliance的100BASE-T1和1000BASE-T1測(cè)試規(guī)范，這意味著客戶無需進(jìn)行自己的認(rèn)證。在測(cè)試條件下，它們的性能優(yōu)于AEC-Q101認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)2倍，因此客戶可以放心滿足最高的汽車質(zhì)量要求，并提供最高程度的可靠性。
與其他競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品相比，這三款ESD保護(hù)器件結(jié)合了硅技術(shù)和回彈特性，降低了鉗位電壓和剩余電流，并可選擇最小的有鉛（SOT23）和無鉛（DFN1006BD-2/SOD882BD）封裝，以提供最大的設(shè)計(jì)靈活性，無鉛封裝具有可潤濕邊側(cè)面，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AOI），從而提高裝配良率。
氮化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有高功率轉(zhuǎn)換效率
汽車的電氣化發(fā)展使得高功率要求日益增長(zhǎng)，也都需要提升功率轉(zhuǎn)換效率，降低功率損耗是行業(yè)面臨的一大挑戰(zhàn)，而氮化鎵（GaN）則有望成為主流技術(shù)。與硅（Si）和碳化硅（SiC）解決方案相比，氮化鎵技術(shù)展現(xiàn)了更好的性能優(yōu)勢(shì)。具體而言，GaN場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）可以較低的系統(tǒng)成本提供最好的效率，同時(shí)使系統(tǒng)更輕、更小、溫度更低。性能更好的GaN功率晶體管可適用于更高的功率，可符合電動(dòng)汽車的車規(guī)要求。
Nexperia推出了多款GaN FET器件，采用下一代高壓GaN HEMT H2技術(shù)，以及TO-247和Nexperia專有的CCPAK表面貼裝封裝，器件實(shí)現(xiàn)了卓越的開關(guān)品質(zhì)因數(shù)（FOM）和通態(tài)性能，并提高了穩(wěn)定性、簡(jiǎn)化了應(yīng)用設(shè)計(jì)，這要?dú)w功于它們的級(jí)聯(lián)配置，無需復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)器和控制。
新的GaN技術(shù)采用了外延通孔，可減少缺陷并將芯片尺寸縮小約24%。在傳統(tǒng)TO-247的初始版本中，具有高閾值電壓和低二極管正向電壓的RDS(on)，也降低到僅41 mΩ（最大值，35 mΩ典型值，在25℃時(shí)）。對(duì)于CCPAK表面貼裝版本，該降低程度將進(jìn)一步增加至39 mΩ（最大值，典型值為33 mΩ，在25℃時(shí)）。由于這些部件配置為級(jí)聯(lián)器件，因此使用標(biāo)準(zhǔn)Si MOSFET驅(qū)動(dòng)器也很容易驅(qū)動(dòng)它們，兩個(gè)版本均滿足AEC-Q101對(duì)汽車應(yīng)用的要求。
Nexperia繼續(xù)投資開發(fā)和擴(kuò)展其使用下一代GaN工藝的產(chǎn)品系列，最初為功率模塊制造商發(fā)布傳統(tǒng)的TO-247版本和裸片格式，然后推出高性能表面貼裝CCPAK封裝。Nexperia的CCPAK表面貼裝封裝采用Nexperia久經(jīng)考驗(yàn)的創(chuàng)新銅夾封裝技術(shù)來替代內(nèi)部鍵合線，可以減少寄生損耗，優(yōu)化電氣和熱性能，并提高可靠性。CCPAK GaN FET可用于頂部或底部冷卻配置，使其用途廣泛并有助于進(jìn)一步改善散熱。
Nexperia推出的GaN FET器件，包括TO-247封裝的650 V GAN041-650WSB和CCPAK封裝的GAN039-650NBB，是高效、經(jīng)濟(jì)的解決方案，可用于650 V和約30-40 mΩ RDS(on)的高功率轉(zhuǎn)換，其中應(yīng)用包括車載充電器、電動(dòng)汽車中的DC/DC轉(zhuǎn)換器和牽引逆變器。
采用新封裝技術(shù)的肖特基整流二極管
肖特基二極管是一種導(dǎo)通電壓降較低、允許高速切換的二極管，是利用肖特基能障特性而產(chǎn)生的電子器件，一般的二極管在電流流過時(shí)，會(huì)產(chǎn)生約0.7-1.7 V的電壓降，不過肖特基二極管的電壓降只有0.15-0.45 V，因此可以提升系統(tǒng)的效率，并產(chǎn)生整流的效果。
為了提升肖特基整流器的性能，Nexperia推出采用銅夾片粘合FlatPower（Clip Bond FlatPower, CFP）封裝的溝槽肖特基整流器，可滿足高效和節(jié)省空間設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)性需求。采用CFP封裝的肖特基整流器結(jié)合了低反向電流、低正向電壓和最低Qrr，可在高環(huán)境溫度下實(shí)現(xiàn)最佳效率。Nexperia提供多款具有高功率能力的CFP封裝選項(xiàng)，是SMA封裝的真正替代品，具有更好的熱性能，占用空間更小，相當(dāng)適合汽車應(yīng)用。
在現(xiàn)代汽車架構(gòu)中，電子控制單元（ECU）的數(shù)量正逐漸減少，只剩下負(fù)責(zé)前橋、后橋和車身控制的高性能、功能豐富的ECU。因此，此類單元的二極管器件密度大幅度提高，而為了實(shí)現(xiàn)這些更高密度的設(shè)計(jì)，制造商越來越依賴于現(xiàn)代多層PCB。與使用SMA封裝的二極管器件相比，采用這些多層PCB的垂直散熱設(shè)計(jì)，讓設(shè)計(jì)人員可通過CFP2-HP節(jié)省高達(dá)75%的電路板空間，同時(shí)保持同一水平的電氣性能。這種耐用的封裝設(shè)計(jì)可延長(zhǎng)二極管器件的運(yùn)行時(shí)間，并提高板級(jí)可靠性，同時(shí)新型引線形狀可改善自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AOI）性能。
Nexperia日前推出適用于電力應(yīng)用的多款整流二極管，其采用新型CFP2-HP封裝，可提供標(biāo)準(zhǔn)版和AECQ-101版，其中包括45 V、60 V和100 V溝槽肖特基整流二極管（帶1 A和2 A選項(xiàng)），例如PMEG100T20ELXD-Q就是一款100V、2 A的溝槽肖特基整流二極管。針對(duì)要求超快速恢復(fù)的應(yīng)用，Nexperia還在產(chǎn)品組合中增加了200 V、1 A的PNE20010EXD-Q整流二極管。
結(jié)語
汽車電子應(yīng)用市場(chǎng)正呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的趨勢(shì)，采用質(zhì)量穩(wěn)定、效率高、符合產(chǎn)業(yè)規(guī)范的電子器件，將是開發(fā)汽車電子相關(guān)產(chǎn)品的重要關(guān)鍵。Nexperia擁有相當(dāng)多樣且完整的汽車電子ESD保護(hù)器件、功率轉(zhuǎn)換器件與整流器等產(chǎn)品線，能夠滿足客戶多樣化的開發(fā)需求，值得您進(jìn)一步了解與采用。
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