電動汽車OBC（車載充電機）：TOLL封裝並聯設計

IMWTEK UP006N08CT與英飛淩OptiMOS ™  6的LLC諧振均流與高頻效率突破

一、應用場景與科技挑戰

電動汽車車載充電機（OBC）需將交流電高效轉換為高壓直流電（如400V/800V），其LLC諧振拓撲中的同步整流MOSFET面臨以下挑戰：

高頻化需求：為縮小磁性元件體積，開關頻率需提升至80-100kHz，但高頻率會新增開關損耗與驅動難度。

多晶片並聯均流：單顆MOSFET難以承載>30A電流，多顆並聯時因寄生參數差异導致電流失衡。

車規可靠性：需通過AEC-Q101認證，耐受溫度迴圈（-40°C至150°C）與機械衝擊（50G）。

TOLL（TO-Leadless）封裝通過低寄生電感（<2nH）與底部散熱焊盤，成為高頻OBC的理想選擇。

二、產品對比：IMWTEKUP006N08CT vs.英飛淩OptiMOS ™  6 BSC010N06LS6

參數IMWTEK UP006N08CT英飛淩BSC010N06LS6優勢分析

封裝TOLL-8 TOLL-8同封裝對標

電壓等級80V 60V 80V適配800V電池系統的餘量需求

RDS（on）@10V 0.95mΩ1.1mΩ導通損耗降低13.6%

Qg（total）32nC 38nC驅動損耗减少15.8%

熱阻RθJA 25°C/W 30°C/W相同功耗下結溫低5-7°C

反向恢復電荷Qrr 20nC 35nC死區時間損耗减少42%

三、實戰測試：11kW OBC LLC諧振模塊驗證

測試平臺：

輸入/輸出：AC 220V/50Hz→DC 800V/14A

拓撲結構：兩相交錯LLC諧振+同步整流

開關頻率：80kHz（滿載）/ 40kHz（輕載）

散熱條件：液冷板（冷卻液流量2L/min，入口溫度65°C）

測試項目：

效率與溫昇：整機效率及MOSFET結溫分佈。

均流效能：4顆並聯時的電流不均衡度（ΔI/I_avg）。

EMC合規性：CISPR 25 Class 5輻射雜訊測試。

測試結果：

效率表現：

IMWTEK UP006N08CT： 峰值效率96.8%（英飛淩方案95.5%），滿載效率差距擴大至1.8%。

損耗分解（圖1）：IMWTEK的開關損耗（Psw）降低28%，Qrr相關損耗降低50%。

均流效能：

IMWTEK UP006N08CT： 4顆並聯時ΔI/I_avg <4%（英飛淩方案為7%），得益於TOLL封裝的對稱引脚佈局。

電流波形（圖2）：IMWTEK各通道電流重疊度達95%，英飛淩因寄生電感差异出現相位偏移。

EMC測試：

IMWTEK UP006N08CT:30-100MHz頻段雜訊低於限值6dB（英飛淩方案僅滿足限值）。

頻譜對比（圖3）：IMWTEK的dV/dt被抑制至20V/ns（競品為35V/ns）。

四、設計建議：TOLL封裝並聯均流與散熱優化

均流佈局設計：

星型對稱佈線（圖4）：將驅動訊號從中心點引出，確保各管柵極路徑長度差<1mm。

源極開爾文檢測：添加獨立採樣線（線寬0.5mm）即時監控每顆MOSFET電流。

驅動電路優化：

有源米勒鉗比特：集成UCC27611驅動器，將米勒平臺電壓鉗比特至2V以下，防止誤觸發。

動態柵極電阻：輕載時使用10Ω電阻（降噪），滿載時切換至2Ω（提速）。

液冷散熱方案：

TOLL底部焊盤直接焊接至銅-鋁複合基板（厚度3mm），熱阻降至18°C/W。

流道設計（圖5）：蛇形流道覆蓋MOSFET區域，壓降<0.2Bar，避免局部沸騰。

五、成本與可靠性分析

BOM成本：

單顆TOL-80B40價格比英飛淩BSC010N06LS6低12%，且因效率提升可减少液冷泵功率。

以10萬套OBC規模計算，年成本節省約**$300000**。

可靠性驗證：

溫度衝擊測試：- 40°C至125°C迴圈1000次，焊點剪切力保持>4kgf（英飛淩方案降至3.2kgf）。

耐腐蝕測試：通過85°C/85%RH + 3.5%鹽霧混合測試1000小時，引脚無腐蝕。

六、行業趨勢與競爭策略

隨著800V平臺普及，OBC功率密度需求從3kW/L提升至5kW/L。 IMWTEKUP006N08CT通過TOLL封裝+銅夾鍵合科技，已進入比亞迪、特斯拉的供應鏈。