AUIR3241S/AUIR3242S B2B評估板：高性能半導(dǎo)體電源開關(guān)解決方案

在汽車電子領(lǐng)域，對于12V或24V電源分配系統(tǒng)的高側(cè)N溝道MOSFET柵極驅(qū)動器的需求日益增長。今天，我們就來深入了解一下英飛凌的AUIR3241S/AUIR3242S B2B評估板，看看它是如何為汽車應(yīng)用提供可靠的電源開關(guān)解決方案的。

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一、概述

AUIR3241S/AUIR3242S B2B評估板是一種基于半導(dǎo)體的解決方案，適用于12V或24V汽車應(yīng)用的故障安全/故障運行電源開關(guān)。它采用背對背的N溝道MOSFET共源結(jié)構(gòu)，能夠在兩個方向上切斷電流，從而實現(xiàn)對機(jī)械繼電器的替代。同時，這種背對背結(jié)構(gòu)還能在電池反接的情況下阻止電流流動，提供額外的保護(hù)。

1. 兩款驅(qū)動器的差異

AUIR3241S具有高電平有源輸入，支持直接由電池驅(qū)動；而AUIR3242S則使繼電器的替換變得非常容易。它們的VIN引腳邏輯有所不同：

• AUIR3241S導(dǎo)通時，(V_{IN}= high)
• AUIR3242S導(dǎo)通時，(V_{IN}= low)

2. 使用的英飛凌部件

3. 訂購信息

二、連接與操作

該評估板設(shè)計用于60A連續(xù)電流和90A一分鐘的操作。在連接時，務(wù)必將TP - GND連接到電池或電源的負(fù)極/接地端子。同時，為了保證評估板和驅(qū)動器的正常運行，需要避免以下操作：

• 避免(C_{out})和GND之間短路，否則會導(dǎo)致驅(qū)動器損壞。
• 不要將(V_{OUT})短路到(VCC)來測試UVLO功能。
• 不要將兩個電池/電源連接在一起，因為評估板沒有相應(yīng)的保護(hù)措施。

三、開關(guān)行為

在實驗室條件下測量了評估板的開關(guān)行為，但實際值會因不同的冷卻條件、設(shè)置和使用的樣品而有所變化。以AUIR3241S板B2B為例，在(V_{BAT }=14 ~V)的情況下，使用一個簡單的4.7Ω電阻負(fù)載。通過示波器可以觀察到：

• (V_{IN})（黃色）是控制信號，由波形發(fā)生器提供。
• (V{RS})（紫色）信號顯示RS引腳電壓，其尖峰反映了升壓轉(zhuǎn)換器的激活，當(dāng)電荷從(C{OUT})轉(zhuǎn)移到MOSFET以實現(xiàn)導(dǎo)通時，升壓轉(zhuǎn)換器會激活以保持(Cout)電壓達(dá)到(VOUT(th))。
• (VGS)顯示MOSFET Q5的柵源電壓。
• (lout)是負(fù)載電流。

四、熱性能

通過在14V電壓和60A電流下使用有源（或電子）負(fù)載進(jìn)行1小時的熱評估（功率耗散為840W），記錄了每個MOSFET塊（Couple MOS1、Couple MOS2）、柵極驅(qū)動器AUIR3241S、FW二極管的溫度以及整個評估板的最高溫度。從熱成像圖和溫度曲線可以直觀地了解評估板的熱性能。

五、電氣原理圖

1. 電氣圖

評估板的電氣圖分為驅(qū)動器側(cè)和電源側(cè)，適用于AUIR3241S板B2B和AUIR3242S板B2B。

2. 物料清單

六、PCB細(xì)節(jié)

AUIR3241S/AUIR3242S B2B評估板的PCB是一個4層的FR4材料板。通過過孔連接電源側(cè)的兩層，以實現(xiàn)更好的熱流和層間電流共享。不過，過孔數(shù)量并未優(yōu)化，可以在不降低評估板熱性能的情況下減少過孔數(shù)量。

七、總結(jié)

AUIR3241S/AUIR3242S B2B評估板為汽車應(yīng)用提供了一種可靠的半導(dǎo)體電源開關(guān)解決方案。它具有良好的開關(guān)性能和熱性能，能夠有效地替代機(jī)械繼電器。電子工程師在設(shè)計12V或24V電源分配系統(tǒng)時，可以考慮使用該評估板來實現(xiàn)高側(cè)N溝道MOSFET柵極驅(qū)動。你在實際應(yīng)用中是否遇到過類似的電源開關(guān)設(shè)計問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。