Onsemi NVBG190N65S3F MOSFET：高性能功率解決方案

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)中，選擇合適的功率器件至關(guān)重要。今天，我們就來(lái)深入了解一下 Onsemi 的 NVBG190N65S3F 這款 N 溝道、D2PAK - 7L 封裝的 650V MOSFET，探討它的特性、應(yīng)用以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

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產(chǎn)品概述

NVBG190N65S3F 屬于 Onsemi 的 SUPERFET? III MOSFET 系列。這是全新的高壓超結(jié)（SJ）MOSFET 家族，采用電荷平衡技術(shù)，具備出色的低導(dǎo)通電阻和低柵極電荷性能。這種先進(jìn)技術(shù)旨在最小化傳導(dǎo)損耗，提供卓越的開(kāi)關(guān)性能，并能承受極高的 dv/dt 速率，非常適合各種追求小型化和高效率的電力系統(tǒng)。

關(guān)鍵特性

電氣性能

• 耐壓與電流：該 MOSFET 的漏源極電壓（VDSS）可達(dá) 650V，在 25°C 時(shí)連續(xù)漏極電流（ID）為 20A，在 100°C 時(shí)為 12.7A，脈沖漏極電流（IDM）可達(dá) 50A，能滿足不同功率需求的應(yīng)用。
• 導(dǎo)通電阻：典型的靜態(tài)漏源導(dǎo)通電阻（RDS(on)）為 158 mΩ（最大值 190 mΩ），低導(dǎo)通電阻有助于降低功率損耗，提高系統(tǒng)效率。
• 柵極電荷：超低的柵極電荷（典型 (Q_{g}=36 nC)），可以減少開(kāi)關(guān)過(guò)程中的能量損耗，提高開(kāi)關(guān)速度。
• 輸出電容：低有效輸出電容（典型 (C_{oss(eff.) }=339 pF)），有助于降低開(kāi)關(guān)損耗，提高系統(tǒng)的整體性能。

可靠性

• 雪崩測(cè)試：經(jīng)過(guò) 100% 雪崩測(cè)試，能在雪崩條件下可靠工作，增強(qiáng)了器件的穩(wěn)定性和可靠性。
• 汽車級(jí)認(rèn)證：符合 AEC - Q101 標(biāo)準(zhǔn)，具備 PPAP 能力，適用于汽車等對(duì)可靠性要求極高的應(yīng)用場(chǎng)景。
• 環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)：無(wú)鉛且符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)，符合環(huán)保要求。

封裝優(yōu)勢(shì)

D2PAK 7 引腳封裝提供 Kelvin 檢測(cè)功能，允許更高的開(kāi)關(guān)速度，并且能幫助設(shè)計(jì)師減小整體應(yīng)用的尺寸。

典型應(yīng)用

• 汽車車載充電器：在電動(dòng)汽車的車載充電系統(tǒng)中，需要高效、可靠的功率器件來(lái)實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換。NVBG190N65S3F 的高性能特性使其成為汽車車載充電器的理想選擇。
• 電動(dòng)汽車 DC/DC 轉(zhuǎn)換器：為電動(dòng)汽車的不同電壓系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源轉(zhuǎn)換，該 MOSFET 能夠滿足高壓、大電流的工作要求，確保系統(tǒng)的高效運(yùn)行。

絕對(duì)最大額定值與熱阻

絕對(duì)最大額定值

了解器件的絕對(duì)最大額定值對(duì)于確保其安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要。NVBG190N65S3F 的主要絕對(duì)最大額定值包括：

• 漏源電壓（VDSS）：650V
• 柵源電壓（VGS）：直流 ±30V，交流（f > 1 Hz）±30V
• 連續(xù)漏極電流（ID）：25°C 時(shí) 20A，100°C 時(shí) 12.7A
• 脈沖漏極電流（IDM）：50A
• 單脈沖雪崩能量（EAS）：220 mJ
• 雪崩電流（IAS）：2.8A
• 重復(fù)雪崩能量（EAR）：1.62 mJ
• dv/dt：100 V/ns
• 功率耗散（PD）：25°C 時(shí) 162W，25°C 以上降額 1.3 W/°C
• 工作結(jié)溫和存儲(chǔ)溫度范圍（TJ, Tstg）：-55 至 150°C
• 焊接時(shí)最大引腳溫度（TL）：300°C（距離外殼 1/8″ 處，持續(xù) 5 秒）

熱阻

熱阻是衡量器件散熱能力的重要指標(biāo)。該 MOSFET 的結(jié)到外殼熱阻（RθJC）最大為 0.77 °C/W，結(jié)到環(huán)境熱阻（RθJA）最大為 40 °C/W。在設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景和功率耗散來(lái)合理選擇散熱措施，以確保器件工作在安全的溫度范圍內(nèi)。

電氣特性

關(guān)斷特性

• 漏源擊穿電壓（BVDSS）：在不同測(cè)試條件下有不同的值，如 VGS = 0 V，ID = 1 mA，TJ = 25°C 時(shí)為 650V；VGS = 0 V，ID = 10 mA，TJ = 150°C 時(shí)為 700V。
• 擊穿電壓溫度系數(shù)（BVDSS/TJ）：ID = 20 mA 時(shí)，參考 25°C 為 - 0.61 V/°C。
• 零柵壓漏極電流（IDSS）：VDS = 650 V，VGS = 0 V 時(shí)，最大值為 10 μA；VDS = 520 V，TC = 125°C 時(shí)，最大值為 128 μA。
• 柵體泄漏電流（IGSS）：VDS = 0 V，VGS = ±30 V 時(shí)，最大值為 ±100 nA。

導(dǎo)通特性

• 開(kāi)啟電壓（VGS(th)）：VGs = Vps，Ip = 0.43 mA 時(shí)，最小值為 3.0V，最大值為 5.0V。
• 靜態(tài)漏源導(dǎo)通電阻（RDS(on)）：VGs = 10V，Ip = 10A 時(shí)，典型值為 158 mΩ，最大值為 190 mΩ。
• 正向跨導(dǎo)（gFs）：VGs = 20 V，Ip = 10 A 時(shí)，典型值為 11 S。

動(dòng)態(tài)特性

• 輸入電容（Ciss）：Vps = 400 V，VGs = 0V，f = 1 MHz 時(shí)，典型值為 1710 pF。
• 輸出電容（Coss）：典型值為 34 pF。
• 有效輸出電容（Coss(eff.)）：Vps = 0 至 400 V，VGs = 0V 時(shí)，典型值為 339 pF。
• 能量相關(guān)輸出電容（Coss(er.)）：Vps = 0 至 400 V，VGs = 0V 時(shí)，典型值為 58 pF。
• 總柵極電荷（Qg(total)）：Vps = 400 V，Ip = 10 A，VGs = 10V 時(shí)，典型值為 36 nC。
• 柵源柵極電荷（Qgs）：典型值為 10.6 nC。
• 柵漏“米勒”電荷（Qgd）：典型值為 14.5 nC。
• 等效串聯(lián)電阻（ESR）：F = 1MHz 時(shí)，典型值為 1.7 Ω。

開(kāi)關(guān)特性

在 VGS = 10 V 的條件下：

• 開(kāi)啟延遲時(shí)間（td(on)）：VDD = 400 V，D = 10A 時(shí)，典型值為 24 ns。
• 上升時(shí)間（tr）：VGS = 10 V，RG = 4.7 Ω 時(shí)，典型值為 15.7 ns。
• 關(guān)斷延遲時(shí)間（td(off)）：典型值為 50 ns。
• 下降時(shí)間（tf）：典型值為 4.3 ns。

源漏二極管特性

• 最大連續(xù)源漏二極管正向電流（IS）：20 A。
• 最大脈沖源漏二極管正向電流（ISM）：50 A。
• 源漏二極管正向電壓（VSD）：VGS = 0 V，ISD = 10 A 時(shí)，典型值為 1.3 V。
• 反向恢復(fù)時(shí)間（trr）：VGS = 0 V，ISD = 10 A，dIF/dt = 100 A/μs 時(shí)，典型值為 73 ns。
• 反向恢復(fù)電荷（Qrr）：典型值為 224 nC。

典型特性曲線

文檔中提供了一系列典型特性曲線，包括導(dǎo)通區(qū)域特性、傳輸特性、導(dǎo)通電阻隨漏極電流和柵極電壓的變化、體二極管正向電壓隨源電流和溫度的變化、電容特性、柵極電荷特性、擊穿電壓隨溫度的變化、導(dǎo)通電阻隨溫度的變化、最大安全工作區(qū)、最大漏極電流隨外殼溫度的變化、Eoss 隨漏源電壓的變化以及瞬態(tài)熱響應(yīng)等。這些曲線可以幫助工程師更好地了解器件在不同工作條件下的性能，從而進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。

訂購(gòu)信息

NVBG190N65S3F 采用 D2PAK - 7L 封裝，每卷 800 個(gè)。關(guān)于卷帶規(guī)格的詳細(xì)信息，可參考 Tape and Reel Packaging Specifications Brochure, BRD8011/D。

設(shè)計(jì)建議

在使用 NVBG190N65S3F 進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：

• 散熱設(shè)計(jì)：根據(jù)器件的功率耗散和熱阻特性，合理設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)，確保器件工作在安全的溫度范圍內(nèi)。
• 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)：考慮柵極電荷和開(kāi)關(guān)特性，設(shè)計(jì)合適的驅(qū)動(dòng)電路，以實(shí)現(xiàn)快速、可靠的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。
• 布局設(shè)計(jì)：注意 PCB 布局，減少寄生電感和電容的影響，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能。

總之，Onsemi 的 NVBG190N65S3F MOSFET 以其出色的性能和可靠性，為電子工程師在功率設(shè)計(jì)方面提供了一個(gè)優(yōu)秀的選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)需求，充分利用器件的特性，合理設(shè)計(jì)電路，以實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的功率轉(zhuǎn)換。你在使用這款 MOSFET 時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。