【行业】汽车半导体-功率器件-SiC时代(66页)

功率半导体本质上是起到开关作用,实际应用中可通过多个功率开关组合,控制拓扑电路中电流的开闭、流向、大小,进而通过调速、调频对执行部件进行控制和驱动。不同材料(Si、SiC、GaN)、不同类型的功率器件(MOSFET、IGBT 分立器件或模块)均有其适合的工作电压、功率和开关频率范围,关键的性能参数指标包括开关及导通损耗、热量损耗、开关频率、晶圆面积、封装尺寸等。

以最典型的电动助力转向系统 EPS 为例来说明 MOSFET 的工作原理:车辆运行过程中,方向盘扭矩及转角传感器监测方向盘转角及扭矩信息,轮速传感器监测车轮转速,控制器(ECU)通过 CAN 总线实时获取传感器信号,MCU 根据特定逻辑实时处理信号,计算得到一个理想的助力力矩并输出数字信号,通过三相半桥功率 MOSFET 来控制直流无刷电机的开关、正反转及加减速,最终实现助力效果。除此之外,MOSFET 还在该电路中起到防电源反接、过流保护、相切断等功能。

我们判断与 BDC 相比,BLDC 性能优势显著,中长期将从两方面展开替代,并且同步增加 MOS 管、栅极驱动器等功率半导体的需求。一是,转向、制动等安全性、可靠性要求高的场合,如 EPS、ESP 以及新增的 IBS;二是,动力传动系统要求控制精度、工作效率不断提高,水泵、燃油泵、润滑油泵、液压油泵等机械泵电子化,采用 BLDC驱动。相比较而言,座椅、车窗等舒适性系统,成本比较敏感、精度要求也较低,BLDC的渗透过程较为缓慢。

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