上海贝岭推出基于 IGBT 器件的汽车点火器 -- BLG3040/ BLQG3040A
一引言
随着汽油成本上升以及人们对汽车尾气排放带来的环境问题的 日益关注，汽车工业正在加快研究开发油耗更低、功率密度更高、 鲁棒性更强的新型动力传动系统。汽车点火系统作为动力传动系 统的重要组成部分，对系统效率、减少尾气污染和鲁棒性有着重 要的作用。 早期汽车点火器中线圈的初级绕组是由机械开关控制，通常也称 为断电器触点。断电器触点式点火系统较为简单，成本低，但易 磨损。伴随着半导体行业高压大电流功率开关器件的发展，易磨 损的传统机械开关已经被更可靠的大功率半导体器件所替代。目 前汽车点火器主要采用“插接式”线圈，消除高压接线，并集成 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件及其驱动电路，使汽车点火系统 更加紧凑和简单。如图 1 所示，目前汽车点火器主要由电路板、 点火线圈、高压二极管、弹簧、护套、抗干扰电阻以及接插口等 组件构成。
图 1 点火器内部构造图
二汽车点火器电路工作原理
基于 IGBT 器件的汽车点火器电路原理图和某品牌汽车点火器内 部电路板的实物图分别如图 2 和图 3 所示。
图 2 点火电路原理图
图 3 点火器电路板实物图
根据 IGBT 工作状态，可分阶段来描述汽车点火器电路的工作原理。
2.1 阻断阶段 在栅极驱动脉冲触发前，栅极电压 VGE=0V，IGBT 器件处于阻断 状态，集电极电压 VCE=Vbat，电感中没有存储能量。
2.2 导通阶段 栅极驱动脉冲触发，栅极电压上升至高电平，VGE=+5V，IGBT 导通后，电源电压将对线圈一次侧漏感充电，一次侧电 流开始线性上升。由于在火花塞产生电弧之前，线圈二次侧相当 于开路，能量储存在线圈磁芯中。
2.3 关断过程 当检测到合适的时间点火，控制信号会变为低电平，使 IGBT 关 断。一次侧电流快速关断，会在 IGBT 器件两端产生一个较高的 电压尖峰。通常，点火 IGBT 内部栅极和集电极之间有一个钳位 结构。钳位结构会将峰值电压限制在 300V-600V 之间以保护点火 IGBT 和线圈绝缘。在关断过程中，线圈漏感中存储的能量会在 一次侧产生电压尖峰，而激磁电感中存储的能量则在二次侧感应 出高压，使火花塞空气间隙间产生电弧。正常工况下最大点火电 压取决于发动机设计，更轻的空气燃气混合物或涡轮增压发动机 需要更高的点火电压。三 上海贝岭 BLG3040 产品
上海贝岭始终服务于国家整体战略，近年来一直坚持在汽车级芯 片的研发上持续不断地投入，为我国汽车级芯片的发展贡献企业力量。针对汽车点火器市场需求，公司积极研制了首款国产汽车级点火 IGBT 器件 BLG3040，并实现了批量生产和销售。目前，该产品已在众多主流汽车点火器客户中得到应用并广受好评。
3.1 产品性能优势 贝岭 BLG3040 具有优异的产品性能，主要性能参数如下：
● 击穿电压高，可提供更高的点火电压；
● 阈值电压 VTH 低，可兼容逻辑电平，使驱动电路更简单，降 低系统成本；
● 饱和压降 VCE(SAT) 低，可减小 IGBT 导通损耗，降低器件 工作温升；
● 自钳位开关能量 ESCIS 和自钳位开关电流 ISCIS 耐受能力强；
图 4 各品牌IGBT 性能对比
采用同一品牌汽车点火器，在室温下对不同厂商 IGBT 器件进行 对比测试，测试条件为 25Hz/3.5ms，实验结果如图 5 所示。从 图中可看出贝岭 BLG3040 产品的温升表现优于主流厂商产品。
图 5 汽车点火应用温升测试结果
3.3 产品可靠性
为确保 IGBT 产品符合汽车级零部件的工作寿命要求，该产品严 格按照汽车行业分立半导体器件可靠性标准 AEC-Q101 进行了可 靠性认证。此外，还依托于终端客户，对该产品进行了板级可靠 性验证。BLG3040 以其稳定可靠的产品性能顺利通过了上述两类 可靠性试验
上海贝岭的汽车点火 IGBT 产品从设计、开发、工程验证到量产 各个阶段均按照汽车级零部件质量理念进行流程管理和设计，并 依托于工艺成熟的汽车级晶圆产线和具有严格控制程序的汽车 级封装产线进行生产和制造。上海贝岭始终秉持“零缺陷”的品 控理念，严格执行产品全生命周期生产工艺过程监控、可靠性监 控，严格把控产品出厂检测标准，持续探索和优化产品性能，为 汽车客户提供稳定可靠的汽车级产品。
四 上海贝岭 BLG3040/ BLG3040A 全新列产品 ， 纯国产芯片、汽车级认证、 超百万出货量、 已经在国际GLOBAL 客户批量出货、 并且得到行业头部客户认可
3040 车规级系列产品 ，我司提供最专业的选型推荐、测试评估、 技术支持、 样品响应、高性价比的供应链服务 。
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