安森美MOSFET技术赋能电动助力转向系统升级

在汽车工业向电动化、智能化加速转型的时代背景下，每一次方向盘的转动都承载着对极致操控与安全的追求。作为车辆操控的 “神经中枢”，电动转向（EPS）系统不仅关乎驾驶体验，更直接影响行车安全，其对功率控制的精度与系统集成的复杂性提出了前所未有的挑战。

安森美(onsemi)以数十年深耕汽车半导体领域的技术积淀为底气，依托垂直整合的全产业链优势，打造出贯穿EPS系统的全链路解决方案。通过创新功率器件、栅极驱动与先进传感器件的深度协同优化，安森美不仅实现了能量转换效率的突破性提升，更将车辆转向操控提升到了更加精准的程度，为未来智能出行开辟新的技术路径。

MOSFET驱动EPS技术升级

EPS的技术发展呈现高效化、智能化与集成化趋势。传统液压转向系统正逐步被电机驱动方案替代，无刷电机、非接触式扭矩传感器及主动回正技术显著提升了转向精度与可靠性。EPS在非转向状态下基本不消耗能量，转向时能耗也明显低于传统液压助力系统，且通过电机直驱转向机构取代需要持续工作的液压泵等部件，取得显著的节能效果。

通过融合车载传感器和AI算法，EPS已支持车道保持、自动泊车等ADAS功能，并与线控转向技术协同推进高阶自动驾驶落地。其模块化设计通过简化安装流程和减轻部件重量，适配了整车轻量化需求，间接助力续航优化。

MOSFET作为核心功率器件在EPS系统的演进中发挥了重要作用。最常见的是帮助电机驱动系统中通过PWM信号精准控制BLDC，从而高效驱动转向机构。此外，MOSFET还应用于功率转换模块，如DC-DC转换器和逆变器，实现高效的能量转换与功率控制。

在EPS电机驱动应用里，MOSFET承担了输入防反接，电机控制，绕组故障分断等功能。随着汽车电气化的发展，48V供电系统正逐渐取代12V传统系统，安森美最新的T10 MOSFET，有丰富的40V和80V耐压产品序列，通过选择不同耐压和电流参数的MOSFET，可设计出适合各种车型，不同供电电压的EPS系统。

多样性的任务需要MOSFET满足多维度的严苛需求以保障系统高效稳定运行。首先，在动态工况下（如大扭矩转向），MOSFET需具备高电流瞬态鲁棒性，确保电机驱动的可靠性；同时，低导通电阻（RDS(ON)）与开关速度是实现高效电能转换的关键，以降低功率损耗。同时，由于EPS常处于高温、高负载的发动机舱环境，MOSFET需具备低热阻和优异的热稳定性，避免因过热导致性能衰减。

在可靠性层面，MOSFET需严格遵循汽车级标准（如AEC-Q101），确保长期运行中参数稳定、寿命持久，减少维护成本；针对车辆启动、制动时的电压尖峰与电流浪涌，需内置续流二极管等保护机制，快速响应过压、过流事件，保障系统安全。随着电动汽车对空间利用率和轻量化的追求，MOSFET的小型化封装和高度集成化设计也成为趋势，可减少外部元件数量，简化电路布局。

安森美已有多款MOSFET用于EPS系统中，新型的T10系列更是能满足最严苛的能效要求。该系列采用屏蔽栅极沟槽设计，实现了超低栅极电荷（QG <10 nC）与低导通电阻的极致平衡，结合晶圆减薄技术将衬底电阻对RDS(ON)的影响从50%降至22%，显著提升了功率密度与热性能。其软恢复体二极管和低Qrr特性有效抑制电压尖峰与电磁干扰，确保高可靠性，同时支持ORV3 开放式机架标准，适配下一代大功率处理器。在汽车领域，T10系列覆盖40V/80V电压等级，支持48V车载系统与传统12V架构。其中，T10-M采用特定应用架构，具有极低的RDS(ON)和软恢复体二极管，专门针对电机控制和负载开关进行了优化。

安森美的新型MOSFET还采用了Top Cool 封装技术，通过顶部散热设计提升热管理效率，满足车规级严苛要求。以Top Cool中的TCPAK57为例，其尺寸仅5mm x 7mm，在顶部有一个16.5mm2的散热焊盘，可以将热量直接传导到散热器上，而无需先经过PCB。采用TCPAK57封装能充分利用PCB的两面，减少PCB发热，提高可靠性和功率密度。

栅极驱动与电流检测的协同创新

栅极驱动器是实现电机高效控制与系统安全的核心部件，其作用涵盖功率转换、动态响应与故障保护等多个维度。安森美通过高驱动能力、低损耗架构与智能保护功能，不仅实现了电机的精准控制，更通过与电流检测技术的深度协同，为EPS系统的能效、安全与可靠性提供了全方位保障。

图 FAD3171/FAD3151单通道车用浮栅驱动器

FAD3151MXA和FAD3171MXA是110V、2.5A的多功能单通道车用栅极驱动器，适用于驱动最高达110V的高速功率MOSFET。FAD3151MXA和FAD3171MXA集成去饱和检测功能，可在短路和过流工况下保护功率开关器件。这两款驱动器还配备软关断机制，当检测到去饱和状态时，会降低器件关断速度，以防止重载条件下功率MOSFET在快速关断时高di/dt导致的电压尖峰损坏器件。

NCV51513和NCV51511是车用高边和低边栅极驱动器， 具有高驱动电流能力和选项， 针对DC-DC电源和逆变器进行了优化。这两款驱动器采用半桥或同步降压架构驱动MOSFET，其中NCV51513为130V半桥驱动器，器件通过无死区（xA版本）或内部80ns死区（xB版本）与互锁功能，保护输出MOSFET免受过冲事件影响。NCV51511为80V驱动器，适用于在半桥或同步降压配置中驱动N沟道MOSFET的高压侧和低压侧。

在EPS系统中，电流检测技术扮演着工况感知的关键角色，通过实时监测电机相电流并反馈至控制系统，实现转速和扭矩的精准调节与系统安全保护。安森美电流检测放大器是集成增益电阻的高精度运算放大器，在减少系统功耗、简化设计的同时，通过极低的温度系数抑制阻值温漂，进一步提升检测精度。该类产品还具备低电流消耗、低压供电、轨到轨输出、超宽增益带宽积、多通道集成及微型封装等特性。

图 安森美的电流检测放大器

安森美提供3个产品系列覆盖不同最高共模电压，NCV21x系列最高可耐受26 V共模电压，NCV2167x系列则可耐40 V共模电压，NCV7041和NCV703x系列最高可工作在80 V共模电压，可适配48V供电系统。这些产品均采用零漂移架构，能够实现极高的精度，允许在电路中选用尽可能小的采样电阻，以此降低采样电阻的损耗。值得一提的是，零漂移架构能够持续校准偏置电压，这不仅可以保证偏置电压维持在较低水平，还能减少偏置电压随温度和时间的变化，提升产品在整个生命周期内的性能。另外，该架构还能降低采样电阻直流电压的低频噪声。

EPS参考设计

为了帮助客户加快设计，安森美还提供完整的EPS参考设计，其特殊之处在于采用了冗余的电机驱动设计，即两个三相全桥并联以确保系统功能可靠性，满足转向系统的功能安全需求。此外，安森美在设计中采用相电流检测运放来放大电机电流信号以便进行精准控制，设计工程师可在实际应用中会根据空间和散热需求选择不同的MOSFET封装类型。

从机械传动到智能电控，汽车转向系统的进化史，本质上是人类对驾驶自由不断探索的缩影。安森美以系统级的创新设计，不仅重构了EPS的技术边界，更在汽车电动化与智能化的浪潮中，为未来出行注入了无限可能。当技术突破与场景需求产生共振，安森美正用科技力量重新定义人与车的交互，让每一次驾驶，都成为未来出行的预演。