onsemi ECOSPARK2系列IGBT：汽車點(diǎn)火線圈驅(qū)動(dòng)的理想之選

在電子工程領(lǐng)域，IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）一直是電力電子應(yīng)用中不可或缺的關(guān)鍵器件。今天，我們就來(lái)深入了解一下安森美半導(dǎo)體（onsemi）推出的ECOSPARK2系列中的300 mJ、400 V N溝道點(diǎn)火IGBT，包括FGB3040G2 - F085、FGD3040G2 - F085、FGP3040G2 - F085和FGI3040G2 - F085這幾款型號(hào)。

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產(chǎn)品特性

高能量處理能力

在$T_{J}=25^{circ} C$的條件下，該系列IGBT的自鉗位電感式開(kāi)關(guān)能量（ESCIS）可達(dá)300 mJ。這一特性使得它能夠在汽車點(diǎn)火線圈驅(qū)動(dòng)等需要高能量處理的應(yīng)用中穩(wěn)定工作。例如，在汽車點(diǎn)火過(guò)程中，需要瞬間釋放高能量來(lái)點(diǎn)燃混合氣，該IGBT的高能量處理能力就可以很好地滿足這一需求。

邏輯電平柵極驅(qū)動(dòng)

邏輯電平柵極驅(qū)動(dòng)意味著該IGBT可以直接與邏輯電路相連，無(wú)需額外的電平轉(zhuǎn)換電路，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過(guò)程，降低了成本。這對(duì)于追求簡(jiǎn)潔設(shè)計(jì)和高集成度的電子工程師來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一個(gè)非常有吸引力的特性。

汽車級(jí)認(rèn)證與合規(guī)性

該系列IGBT通過(guò)了AEC - Q101認(rèn)證，并且具備PPAP能力，這表明它符合汽車行業(yè)的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，能夠在汽車惡劣的工作環(huán)境下可靠運(yùn)行。同時(shí)，這些器件是無(wú)鉛的，并且符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)，滿足環(huán)保要求。

應(yīng)用場(chǎng)景

汽車點(diǎn)火線圈驅(qū)動(dòng)電路

汽車點(diǎn)火系統(tǒng)是發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的關(guān)鍵部件之一，而點(diǎn)火線圈驅(qū)動(dòng)電路則是點(diǎn)火系統(tǒng)的核心。該系列IGBT憑借其高能量處理能力和穩(wěn)定的性能，能夠精確控制點(diǎn)火線圈的能量輸出，確保發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火的可靠性和穩(wěn)定性。

線圈直插式應(yīng)用

在一些對(duì)空間要求較高的應(yīng)用中，線圈直插式設(shè)計(jì)可以節(jié)省空間。該系列IGBT能夠很好地適應(yīng)這種設(shè)計(jì)要求，為線圈直插式應(yīng)用提供可靠的驅(qū)動(dòng)解決方案。

產(chǎn)品參數(shù)

最大額定值

電氣特性

導(dǎo)通特性

• 集電極 - 發(fā)射極飽和電壓：在不同的集電極電流和結(jié)溫條件下，該電壓會(huì)有所變化。例如，在$T{J}=25^{circ}C$時(shí)，當(dāng)$I{CE}=10 A$，$V{CE}=12 V$，$V{GE}=5 V$時(shí)，相關(guān)參數(shù)會(huì)影響器件的功率損耗和效率。

  動(dòng)態(tài)特性

• 柵極 - 發(fā)射極閾值電壓：在$I{CE}=1 mA$，$V{CE}=V{GE}$，$T{J}=25 °C$時(shí)，范圍為1.3 - 2.2 V；在$T_{J}=150 °C$時(shí)，范圍為0.75 - 1.8 V。這一參數(shù)決定了IGBT開(kāi)始導(dǎo)通的條件。
• 柵極電荷：如$Q_{G(ON)}$，在特定條件下為21 nC，它與IGBT的開(kāi)關(guān)速度和驅(qū)動(dòng)功率有關(guān)。

  開(kāi)關(guān)特性

• 電流導(dǎo)通延遲時(shí)間（阻性負(fù)載）：$td(ON)R$在$V{CE}=14 V$，$R{L}=1$，$V{GE}=5 V$，$R{G}=1 k$，$T_{J}=25 °C$時(shí)為0.9 - 4 μs。
• 電流上升時(shí)間（阻性負(fù)載）：$trR$為1.9 - 7 μs。
• 電流關(guān)斷延遲時(shí)間（感性負(fù)載）：$td(OFF)L$在$V{CE}=300 V$，$L = 1 mH$，$V{GE}=5 V$，$R{G}=1 k$，$I{CE}=6.5 A$，$T_{J}=25 °C$時(shí)為4.8 - 15 μs。
• 電流下降時(shí)間（感性負(fù)載）：$tfL$為2.0 - 15 μs。

熱特性

熱阻$R_{JC}$（結(jié)到殼）為1 °C/W，這一參數(shù)反映了器件散熱的難易程度，對(duì)于設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)至關(guān)重要。

典型性能曲線

文檔中給出了一系列典型性能曲線，如自鉗位電感式開(kāi)關(guān)電流與鉗位時(shí)間的關(guān)系、集電極 - 發(fā)射極導(dǎo)通電壓與結(jié)溫的關(guān)系、集電極 - 發(fā)射極導(dǎo)通電壓與集電極電流的關(guān)系等。這些曲線可以幫助電子工程師更好地了解器件在不同工作條件下的性能表現(xiàn)，從而優(yōu)化電路設(shè)計(jì)。

測(cè)試電路和波形

文檔還提供了電感式開(kāi)關(guān)測(cè)試電路、$t{ON}$和$t{OFF}$開(kāi)關(guān)測(cè)試電路以及能量測(cè)試電路和對(duì)應(yīng)的波形圖。這些測(cè)試電路和波形圖可以為工程師在實(shí)際測(cè)試和驗(yàn)證過(guò)程中提供參考，確保器件的性能符合設(shè)計(jì)要求。

封裝和訂購(gòu)信息

該系列IGBT提供了多種封裝形式，包括D2PAK - 3（TO - 263，3 - 引腳）、DPAK3（TO - 252 3 LD）、TO - 220 - 3LD和I2PAK（TO - 262 3 LD）。不同的封裝形式適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景和安裝要求。同時(shí)，文檔中也給出了每個(gè)型號(hào)的封裝標(biāo)記和訂購(gòu)信息，方便工程師進(jìn)行采購(gòu)。需要注意的是，F(xiàn)GP3040G2 - F085和FGI3040G2 - F085這兩款型號(hào)已經(jīng)停產(chǎn)。

總結(jié)

onsemi的ECOSPARK2系列300 mJ、400 V N溝道點(diǎn)火IGBT以其高能量處理能力、邏輯電平柵極驅(qū)動(dòng)、汽車級(jí)認(rèn)證和多種封裝形式等優(yōu)點(diǎn)，成為汽車點(diǎn)火線圈驅(qū)動(dòng)電路和線圈直插式應(yīng)用的理想選擇。電子工程師在設(shè)計(jì)相關(guān)電路時(shí)，可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求和性能要求，合理選擇合適的型號(hào)和封裝形式。在使用過(guò)程中，還需要參考文檔中的典型性能曲線和測(cè)試電路，確保器件的性能得到充分發(fā)揮。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)類似IGBT的選型和使用問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。