Toshiba verbessert die Effizienz von SMPS mit 600V Super-Junction-MOSFETs

Für Schaltnetzteile (SMPS), unterbrechungsfreie Stromversorgungen (UPS) und Photovoltaik-Wechselrichter hat Toshiba Electronics Europe GmbH seine DTMOSVI 600V-Serie um neue N-Kanal-Super-Junction-Leistungs-MOSFETs mit integrierten Hochgeschwindigkeitsdioden erweitert. Die Bauelemente sind darauf ausgelegt, Schaltverluste zu reduzieren und die Effizienz in Hochspannungs-Leistungsumwandlungsschaltungen zu verbessern, während sie kompakte Systemlayouts unterstützen.

Ein zentrales Bauelement der Serie erreicht einen typischen Drain-Source-Durchlasswiderstand (RDS(ON)) von 0,050Ω in einem DFN8×8-Gehäuse und ermöglicht so hohe Effizienz in platzbeschränkten Designs.

Integrierte schnelle Rücklaufdiode für verbesserte Schaltleistung
Die neuen MOSFETs verfügen über eine integrierte Hochgeschwindigkeits-Rücklaufdiode (HSD), ermöglicht durch Lebensdauerkontrolltechnologie. Diese Technik führt kontrollierte Defekte in die Halbleiterstruktur ein, um die Rekombination von Ladungsträgern zu beschleunigen und die Rücklaufcharakteristik zu verbessern.

Dadurch wird die Rücklaufzeit (trr) um etwa 60% und die Rücklauf-Ladung (Qrr) um etwa 85% im Vergleich zu gleichwertigen Bauelementen ohne integrierte schnelle Rücklaufdioden reduziert (Messbedingungen: VDD=400V, VGS=0V, IDR=20A, -dIDRa=25°C).

Diese Verbesserungen sind insbesondere für Brückenschaltungen und Wechselrichtertopologien relevant, bei denen das Rücklaufverhalten der Diode direkten Einfluss auf Schaltverluste, elektromagnetische Störungen (EMI) und die Gesamteffizienz des Systems hat.

Reduzierte Leitungs- und Schaltverluste durch Designoptimierung
Die DTMOSVI-Serie verwendet eine optimierte Gate-Struktur und einen optimierten Fertigungsprozess, um wichtige Leistungskennzahlen zu verbessern. Im Vergleich zur vorherigen DTMOSIV-H-Generation mit derselben Spannungsbewertung reduziert das Produkt:

Niedrigere Werte dieser Parameter führen zu reduzierten Leitungsverlusten, geringerer Gate-Ansteuerenergie und verbesserter Schalteffizienz. Dies ist entscheidend für Hochfrequenz-Leistungsumwandlungssysteme, bei denen sowohl dynamische als auch statische Verluste die thermische Leistung und den Energieverbrauch beeinflussen.

Gehäuseflexibilität für thermische und platzbezogene Anforderungen
Die sieben neuen Bauelemente sind in mehreren Gehäuseoptionen erhältlich, darunter TO-247, TOLL und DFN8×8. Dies ermöglicht es Ingenieuren, Komponenten basierend auf Leistungsdichte, Wärmeableitungsanforderungen und PCB-Layoutbeschränkungen auszuwählen.

Insbesondere das DFN8×8-Gehäuse unterstützt kompakte Designs bei gleichzeitig niedrigem Durchlasswiderstand und eignet sich somit für hochdichte Server-Stromversorgungen und andere Anwendungen mit begrenztem Platzangebot.

Designunterstützungstools für schnellere Entwicklung
Zur Unterstützung von Schaltungsdesign und Validierung stellt Toshiba SPICE-Modelle bereit, die auf unterschiedliche Simulationsgenauigkeiten zugeschnitten sind. Das G0-SPICE-Modell ermöglicht eine schnelle Funktionsverifikation, während das G2-Modell detaillierte transiente Eigenschaften reproduziert.

Darüber hinaus ermöglicht der Online-Schaltungssimulator Ingenieuren, das Schaltungsverhalten zu bewerten, ohne eine lokale Simulationsumgebung einrichten zu müssen, wodurch die frühe Entwurfsphase und Optimierung vereinfacht wird.

Anwendungen in der hocheffizienten Leistungsumwandlung
Die MOSFETs sind für den Einsatz in SMPS für Rechenzentrumsserver, UPS-Systeme und Photovoltaik-Leistungskonditionierer vorgesehen, bei denen Effizienz, Wärmemanagement und Zuverlässigkeit entscheidende Designfaktoren sind.

Durch die Kombination aus niedrigem Durchlasswiderstand, verbesserter Diodenrücklaufcharakteristik und reduzierten Schaltverlusten tragen die Bauelemente zu einer höheren Systemeffizienz bei und unterstützen laufende Bemühungen zur Reduzierung des Energieverbrauchs in industriellen und energiebezogenen Anwendungen.

Bearbeitet von der Industriejournalistin Natania Lyngdoh — Bearbeitet von KI.

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