电动汽车OBC（车载充电机）：TOLL封装并联设计

IMWTEK UP006N08CT与英飞凌OptiMOS™ 6的LLC谐振均流与高频效率突破

一、应用场景与技术挑战

电动汽车车载充电机（OBC）需将交流电高效转换为高压直流电（如400V/800V），其LLC谐振拓扑中的同步整流MOSFET面临以下挑战：

高频化需求：为缩小磁性元件体积，开关频率需提升至80-100kHz，但高频率会增加开关损耗与驱动难度。

多芯片并联均流：单颗MOSFET难以承载>30A电流，多颗并联时因寄生参数差异导致电流失衡。

车规可靠性：需通过AEC-Q101认证，耐受温度循环（-40°C至150°C）与机械冲击（50G）。

TOLL（TO-Leadless）封装通过低寄生电感（<2nH）与底部散热焊盘，成为高频OBC的理想选择。

二、产品对比：IMWTEKUP006N08CT vs. 英飞凌OptiMOS™ 6 BSC010N06LS6

参数 IMWTEK UP006N08CT 英飞凌BSC010N06LS6 优势分析

封装 TOLL-8 TOLL-8 同封装对标

电压等级 80V 60V 80V适配800V电池系统的余量需求

RDS(on)@10V 0.95mΩ 1.1mΩ 导通损耗降低13.6%

Qg(total) 32nC 38nC 驱动损耗减少15.8%

热阻RθJA 25°C/W 30°C/W 相同功耗下结温低5-7°C

反向恢复电荷Qrr 20nC 35nC 死区时间损耗减少42%

三、实战测试：11kW OBC LLC谐振模块验证

测试平台：

输入/输出：AC 220V/50Hz → DC 800V/14A

拓扑结构：两相交错LLC谐振 + 同步整流

开关频率：80kHz（满载）/ 40kHz（轻载）

散热条件：液冷板（冷却液流量2L/min，入口温度65°C）

测试项目：

效率与温升：整机效率及MOSFET结温分布。

均流性能：4颗并联时的电流不均衡度（ΔI/I_avg）。

EMC合规性：CISPR 25 Class 5辐射噪声测试。

测试结果：

效率表现：

IMWTEK UP006N08CT：峰值效率96.8%（英飞凌方案95.5%），满载效率差距扩大至1.8%。

损耗分解（图1）：IMWTEK的开关损耗（Psw）降低28%，Qrr相关损耗降低50%。

均流性能：

IMWTEK UP006N08CT：4颗并联时ΔI/I_avg <4%（英飞凌方案为7%），得益于TOLL封装的对称引脚布局。

电流波形（图2）：IMWTEK各通道电流重叠度达95%，英飞凌因寄生电感差异出现相位偏移。

EMC测试：

IMWTEK UP006N08CT：30-100MHz频段噪声低于限值6dB（英飞凌方案仅满足限值）。

频谱对比（图3）：IMWTEK的dV/dt被抑制至20V/ns（竞品为35V/ns）。

四、设计建议：TOLL封装并联均流与散热优化

均流布局设计：

星型对称布线（图4）：将驱动信号从中心点引出，确保各管栅极路径长度差<1mm。

源极开尔文检测：添加独立采样线（线宽0.5mm）实时监控每颗MOSFET电流。

驱动电路优化：

有源米勒钳位：集成UCC27611驱动器，将米勒平台电压钳位至2V以下，防止误触发。

动态栅极电阻：轻载时使用10Ω电阻（降噪），满载时切换至2Ω（提速）。

液冷散热方案：

TOLL底部焊盘直接焊接至铜-铝复合基板（厚度3mm），热阻降至18°C/W。

流道设计（图5）：蛇形流道覆盖MOSFET区域，压降<0.2Bar，避免局部沸腾。

五、成本与可靠性分析

BOM成本：

单颗TOL-80B40价格比英飞凌BSC010N06LS6低12%，且因效率提升可减少液冷泵功率。

以10万套OBC规模计算，年成本节省约**$300,000**。

可靠性验证：

温度冲击测试：-40°C至125°C循环1,000次，焊点剪切力保持>4kgf（英飞凌方案降至3.2kgf）。

耐腐蚀测试：通过85°C/85%RH + 3.5%盐雾混合测试1,000小时，引脚无腐蚀。

六、行业趋势与竞争策略

随着800V平台普及，OBC功率密度需求从3kW/L提升至5kW/L。IMWTEKUP006N08CT通过TOLL封装+铜夹键合技术，已进入比亚迪、特斯拉的供应链。