電気自動車OBC（車載充電器）：TOLLパッケージ並列設計

IMWTEK UP 006 N 08 CTと英飛凌OptiMOS™ 6のLLC共振平均流と高周波効率ブレークスルー

一、応用シーンと技術的挑戦

電気自動車車載充電機（OBC）は交流電力を高効率に高圧直流電力（例えば400 V/800 V）に変換する必要があり、そのLLC共振トポロジにおける同期整流MOSFETは以下の挑戦に直面する：

高周波化の需要：磁性素子の体積を縮小するために、スイッチング周波数を80-100 kHzに上げる必要があるが、高周波はスイッチング損失と駆動難度を増加させる。

マルチチップ並列平均電流：単一MOSFETは>30 A電流を担持しにくく、複数並列時に寄生パラメータの違いにより電流のアンバランスを招く。

ゲージ信頼性：AEC-Q 101認証を取得し、温度サイクル（-40°Cから150°C）と機械衝撃（50 G）に耐える必要がある。

TOLL（TO−Leadless）パッケージは、低寄生インダクタンス（＜2 nH）と底部放熱パッドを介して、高周波OBCの理想的な選択となっている。

二、製品比較：IMWTEKUP 006 N 08 CT vs.英飛凌OptiMOS™ 6 BSC010N06LS6

パラメータIMWTEK UP 006 N 08 CTブリリアントBSC 010 N 06 LS 6優位性解析

パッケージTOLL-8 TOLL-8とパッケージの対称

電圧レベル80 V 60 V 80 Vは800 V電池システムの残量需要に適合する

RDS（on）@10 V 0.95 mΩ1.1 mΩオン損失13.6%低減

Qg（total）32 nC 38 nC駆動損失15.8%減少

熱抵抗RθJA 25°C/W 30°C/W同一消費電力での接合温度低下5-7°C

逆回復電荷Qrr 20 nC 35 nC不感時間損失42%減少

三、実戦試験：11 kW OBC LLC共振モジュール検証

テストプラットフォーム：

入出力：AC 220 V/50 Hz→DC 800 V/14 A

トポロジ構造：二相交差誤りLLC共振＋同期整流

スイッチング周波数：80 kHz（フルロード）/40 kHz（軽負荷）

放熱条件：液冷板（冷却液流量2 L/min、入口温度65°C）

テスト項目：

効率と温度上昇：整機効率及びMOSFET接合温度分布。

均流性能：4本並列時の電流不均衡度（ΔI/I _ avg）。

EMCコンプライアンス：CISPR 25 Class 5放射ノイズテスト。

テスト結果：

効率表現：

IMWTEK UP006N08CT：ピーク効率は96.8%（英飛凌案95.5%）、満載効率格差は1.8%に拡大した。

損失分解（図1）：IMWTEKのスイッチング損失（Psw）は28%減少し、Qrr関連損失は50%減少した。

均流性能：

IMWTEK UP006N08CT：4個並列時のΔI/I _ avg<4%（ブリリアント方式は7%）は、TOLLパッケージの対称ピンレイアウトのおかげである。

電流波形（図2）：IMWTEK各チャネルの電流重畳度は95%に達し、インビトロピーダンスは寄生インダクタンスの違いにより位相シフトが現れた。

EMCテスト：

IMWTEK UP 006 N 08 CT：30-100 MHz帯域ノイズは制限値6 dBを下回った（インフェロイック方式は制限値のみを満たす）。

スペクトル比較（図3）：IMWTEKのdV/dtは20 V/ns（競合品は35 V/ns）に抑制された。

四、設計提案：TOLLパッケージ並列均流と放熱最適化

均流レイアウト設計：

星型対称配線（図4）：駆動信号を中心点から引き出し、各管ゲート経路長差が1 mm未満であることを確保する。

ソースケルビン検出：独立サンプリングライン（線幅0.5 mm）を追加し、各MOSFET電流をリアルタイムで監視する。

駆動回路の最適化：

アクティブミラークランプ：UCC 27611ドライバを集積し、ミラープラットフォーム電圧を2 V以下にクランプし、誤トリガを防止する。

動的ゲート抵抗：軽負荷時に10Ω抵抗（ノイズ低減）を使用し、フル負荷時に2Ω（スピードアップ）に切り替える。

液冷放熱スキーム：

TOLL底部パッドは銅−アルミニウム複合基板（厚さ3 mm）に直接溶接され、熱抵抗は18°C/Wに低下した。

流路設計（図5）：蛇行流路はMOSFET領域を覆い、圧力降下<0.2 Bar、局所沸騰を避ける。

五、コストと信頼性分析

BOMコスト：

シングルTOL-80 B 40の価格は、ブリリアントBSC 010 N 06 LS 6より12%低く、効率向上により液冷ポンプの電力を削減することができます。

10万セットのOBC規模で計算すると、年間コストは約**$30,000**削減されます。

信頼性の検証：

温度衝撃試験：-40°Cから125°Cまで1000回循環し、溶接点のせん断力は>4 kgfを維持した（英飛凌方案は3.2 kgfに低下した）。

耐腐食試験：85°C/85%RH+3.5%塩霧混合試験に合格して1000時間、ピンは腐食しなかった。

六、業界動向と競争戦略

800 Vプラットフォームの普及に伴い、OBC電力密度の需要は3 kW/Lから5 kW/Lに上昇した。IMWTEKUP 006 N 08 CTはTOLLパッケージ+銅クランプボンディング技術により、比亜迪、テスラのサプライチェーンに進出している。