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磋商未来电动对象成长关键技能趋势AOS万国半桥功率器件新筹划

浙江亚厦装饰股份通讯 2025-03-23 0

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在本次研讨会中,AOS万国半导体(以下简称:AOS)产品运用中央总监张龙为我们分享关于AOS电动工具方面的一些新方案。

AOS在电动工具领域紧张分为三大类产品,分别是智能马达模块、独立驱动IC以及半桥功率MOSFET。
产品运用紧张包括电动工具、无人机、风扇以及电动自行车等交通工具。

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智能马达模块将驱动IC、半桥MOSFET以及保护功能集成在一起,形成一个统一的模块。
这种集成可以有效地减少体积,在对体积哀求苛刻的运用中尤为突出,比如小型风扇和无人机等。

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(图片来自网络侵删)

然而,对付高功率运用,如电动工具或电动自行车等场景,则须要将驱动IC与功率MOSFET分开设计,以得到更高的驱动效率和散热性能。

在智能马达模块领域,AOS的SMM模块具备多种产品选型,涵盖从QFN4x4、QFN4x5、DFN3x3等封装类型,适用电压范围在30V至100V之间,紧张做事于中小功率电池运用,电压在12V至24V之间。

举例来说,AOZ9530QV是一个较小的模块,集成在QFN 3x3封装中,而AQZ9551QV则更大一些,具备12A电流输出能力。

AOS的智能马达模块可以有效节省PCB面积。
AOS做了三种不同方案的比拟:分立N+N方案、分立的P+N以及驱动IC的方案。
结果显示,智能马达模块在采取驱动IC方案时在元件数量和PCB面积上有明显的上风,能够节省9到14个元器件,对付空间狭小的运用处景,如小型风扇和小型马达,具有很大的上风。

AOS的智能马达模块有以下特点:高度集成化,采取适宜散热的QFN封装,并集成了LDO,能够实现100%占空比掌握,在低转速和堵转情形下有较好的运用效果。
AOS也在驱动上做了一些创新,可以单独调节sink和source电流,从而在EMI和效率上取得优化。
此外,还有全面的保护功能,通过监测内部二极管电压来实现温度监测,从而定制化保护功能。

AOS有三种紧张模块的布局封装,QFN封装将功率的V1和V2部分放在底部散热面积最大的地方,功率模块集中在一起,掌握线路放在另一边,有助于工程师设计。

AOC的AOZ9530和AOZ9510系列集成了保护和自动调节功能,可以调节DVDT和驱动电流。
通过DVS1和DVS2管脚设置电阻来掌握驱动电流,根据EMI和效率需求来调节速率。
VTP管脚可以采集二极管电压,在25度时为1.9V,到125度时为1.3V,用于监测模块事情温度,间接获取模块事情情形。
这两个模块的事情电流分别为7A和20A。

以上是一些案例。
左上角的图是一个实际的demo板,它显示的是一个四层的12V输入,7.84A的电动风扇驱动板。
其转速可以达到4000转,事情功率可达100W旁边。

右边的图是一个实际的案例,展示了最小的DFN3x3mm模块,它可以放在一个***大小的电机PCB上,实现42000转的高速,并通过了双85测试。
在这些实际案例中,AOS的智能马达模块非常适宜小型电动工具和集成式风扇运用,具有集成化高、利用方便的优点。

AOS的马达驱动IC包括四款产品:AOZ32103MQV、AOZ32103MQV-06、AOZ32063MQV和AOZ32101MDV,覆盖60V到100V的范围。
所有IC都集成了Bootstrap Switch,自适应驱动上滚,三相驱动IC还集成了电流检测、去世区掌握和自动省电模式,以及全面的保护功能。

这是AOS驱动IC的一些布局图。
最小的封装为DFN 3x3mm,是半桥驱动IC。
其他三款QFN封装(4x4mm到5x4mm)是三相驱动IC,管脚较多。
以上这些IC都已量产,部分客户已经开始利用。

AOZ32063MQV是60V三相驱动IC,是AOS比较经典的一款马达三相驱动IC,右下角是它的运用图。
这款芯片自带电源,无需外接VCC,与主功率部分共用电源输入,支持最高70V的Boost电压,能够实现100%占空比驱动,并且保护功能全面,适用于中低功率马达驱动电动工具,如电钻、台钻和高速风扇等运用。

AOZ32103MQV-06是60V驱动IC,VCC外置,适用于与100V IC共用掌握部分的场景,支持100%的占空比掌握。

AOZ32103MQV是100V马达驱动IC,适用于更大功率的马达驱动和电动工具,也可以用在电动自行车领域。

左边图是实际的100V驱动IC加上TOLL MOSFET的电机驱动demo板。
左边是AOZ32103MQV驱动IC,中间是利用AOS的AOTL66912 MOSFET的电池掌握板,右边是电机驱动板,三相桥上各用一颗AOTL66912,共六颗AOTL66912 MOSFET,合营AOZ32103MQV驱动IC,可以驱动500W到1000W的大功率电机,适用于中大型电动工具运用。

以上是AOZ32103MQV驱动IC,合营AOS的AONS6696方案。
AONS6696是一颗100V的DFN 5x6mm MOSFET,采取在PCB板正反面支配高下管的办法,有效节省面积。
这种布局办法适宜电动工具,由于电机转子须要从中间孔中伸出,以是PCB板这种形状有利于实际运用中与电机集成一体化。

AOS的AOZ32103MQV驱动IC也在割草机上通过了客户的各种严苛实验和认证。
AOS还将AOZ32103MQV与一些竞争对手的驱动IC进行了比拟。
在实验平台上,我们在三相桥上放了12颗AOTL66912 MOSFET。
实测结果显示,AOZ32103MQV驱动IC的电流在很多方面都超过了竞争对手,适宜与两颗AOTL66912 MOSFET并联利用。
在350W到800W范围内,利用一颗AOZ32103MQV驱动IC加AOS MOSFET即可实现完美的电机驱动。

此外,AOS还进行了效率和温升比拟,在相同负载和转速条件下,与竞争对手的温升是差不多的。

AOS还有半桥驱动IC的方案。
AOZ32101MDV是一款DFN 3x3mm封装的半桥驱动IC,专为须要小体积的半桥驱动运用设计。
其source电流为1.5A,sink电流可达2.5A,并集成了120V的Bootstrap Diode,能够在较高电压下事情。
它也能通过各种割草机的户外利用条件测试。

AOZ32101MDV的一个有趣运用是在做事器散热风扇上。
现在AI做事器散热是个大问题,这种做事器上会装大型散热风扇,通过装16个高速风扇快速抽出机柜中的热量。
这样的风扇功率可以达到400W乃至600W,以是须要一个体积小且集成度高的方案。
通过利用AOZ32101MDV加AOTL6692方案,可以实现850W单个风扇的功率。
除了风扇运用外,该方案在电动工具上也非常有代价。

末了,AOS还有一个正在开拓的新产品,估量很快进入量产。
其特点是温升范围广,可适应从-40℃到100℃的环境,以是在户外事情条件恶劣的场合,这款驱动IC会非常故意义。

在半桥MOSFET上,AOS推出了一款40V新产品,通过将半桥的高下管集成在一起,并采取DFN 5x6mm的封装。
分歧凡响的是,这款产品的RDS(on)非常低。

比如,AON6590A,这款DFN 5x6mm封装的40V产品,其RDS(on)标称值只有0.78mΩ。
而AOS新产品的上管RDS(on)为0.8mΩ,下管为1mΩ。
通过将两个晶元叠在一起的办法(stacked die),可以在相同的封装内实现更小的RDS(on),大大节省体积并担保散热效果。

这是AOS利用Stacked die MOSFET做的一个demo版,功率为500V。
比较传统的分立方案,采取这种Stacked die MOSFET的面积减少了17%。
对付那些对面积有高哀求但同时对功率也有大需求的用户,这种方案非常有代价。

同时AOS还采取了一种特殊的封装办法,将HS drain放在中间,HS source放在一端,从而增大散热面积,并将上管和下管之间的电感减小到约100pF旁边。
这对付减少电动工具在高速开关中的震荡,提高系统的可靠性非常有帮助。

同时AOS也进行了温升比拟。
在360V和450V两种条件下,比拟了这种驱动半桥的温升情形。
可以看到,相对付传统的分立方案,只管传统分立方案的散热面积更大、RDS(on)更小,但在相同的输出功率条件下,它们的温升是差不多的。
这解释这种集成方案不仅体积小,而且在散热功能和温升方面也有很大的上风。

总结一下,这种新的stacked die半桥MOSFET可以节省电动工具的PCB面积,适用于更加紧凑、便携且大功率的运用。
与传统的分立方案比较,它的温升并没有增大,因此可以在更小的电动工具中实现更大的电机功率。

充电头网总结

AOS在电动工具领域的布局紧张有智能马达模块、独立驱动IC以及半桥功率MOSFET三大类产品。
智能马达模块将驱动IC、半桥MOSFET和保护功能集成一体,知足小型风扇、无人机等对体积哀求高的运用;而在电动工具和电动自行车等高功率场景中,独立驱动IC与功率MOSFET的分开设计则供应了更高的驱动效率和散热性能。

通过多种封装类型和广泛的电压覆盖,AOS的智能马达模块和驱动IC产品,适用于中小功率到大功率的电池运用。
在详细产品中,例如AOZ9530QV和AQZ9551QV等模块,凭借其小型封装和强劲输出能力,成功办理了PCB面积和散热的寻衅,特殊适宜小型电动工具和集成式风扇运用。

AOS的驱动IC产品线,涵盖从60V到100V的多款IC,具备集成Bootstrap Switch、自适应驱动等多种功能,并且在EMI、效率和保护功能上进行了优化设计。
其高集成度的半桥驱动IC在做事器散热风扇和电动工具等运用中,展示了非常精良的性能和可靠性。
此外,AOS新推出的Stacked die半桥MOSFET,通过特有的封装办法和低RDS(on)设计,在缩小体积的同时担保了精良的散热效果和温升表现,为电动工具运用供应了高效节能的办理方案。

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